KR20230164753A - Perfusion manifold assembly - Google Patents
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Abstract
미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 유체 소통하도록 설치하기 위한, 예컨대 이로 제한되지 않지만 미소유체 장치를 관류 매니폴드 조립체와 유체 소통하도록 설치하기 위한 점적-대-점적 연결 방식이 기재된다. 유체가 임의적으로 튜빙없이 제어가능한 유속으로 유체 저장소로부터 미소유체 장치의 포트로 들어가도록 상기 조립체와 탈착가능하게 연결된 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기에 있는 세포를 모방하는 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치의 관류를 허용하는 관류 매니폴드 조립체가 기재된다. A drop-to-drop connection method is described for installing a microfluidic device in fluid communication with a fluid source or another microfluidic device, such as, but not limited to, installing a microfluidic device in fluid communication with a perfusion manifold assembly. . A microfluidic device detachably connected to the assembly such that fluid enters a port of the microfluidic device from a fluid reservoir at a controllable flow rate, optionally without tubing, such as organ microfluidics on a chip containing cells that mimic cells in an organ in the body. A perfusion manifold assembly allowing perfusion of a device is described.
Description
유체가 임의적으로 튜빙없이 제어가능한 유속으로 유체 저장소로부터 미소유체 장치의 포트로 들어가도록 조립체와 탈착가능하게 연결된 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기에 있는 세포를 모방하거나 또는 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치의 관류를 허용하는 관류 매니폴드 조립체가 고려된다. 미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 유체 소통하도록 설치하기 위한, 예컨대 이로 제한되지 않지만 미소유체 장치를 관류 매니폴드 조립체와 유체 소통하도록 설치하기 위한 한 실시양태로서 점적-대-점적(droplet-to-droplet) 연결 방식이 고려된다. A microfluidic device detachably connected to the assembly such that fluid enters a port of the microfluidic device from a fluid reservoir at a controllable flow rate, optionally without tubing, such as mimicking cells in an organ in the body or mimicking at least one function of an organ. A perfusion manifold assembly is contemplated that allows perfusion of organ microfluidic devices on a chip containing cells. Drop-to-Drop (as an embodiment for installing a microfluidic device in fluid communication with a fluid source or another microfluidic device, such as, but not limited to, installing a microfluidic device in fluid communication with a perfusion manifold assembly) A droplet-to-droplet connection method is considered.
이차원 (2D) 단층 세포 배양 시스템은 수년 동안 생물학적 연구에서 이용되어 왔다. 가장 일반적인 세포 배양 플랫폼은 페트리 접시 또는 플라스크에서의 이차원 (2D) 단층 세포 배양이다. 이러한 2D 시험관내 모델이 동물 모델에 비해 저렴하고, 세포 생리학의 체계적이고 재현가능한 정량적인 연구에 이바지하지만 (예를 들어, 약물 발견 및 개발에서), 시험관내 연구로부터 생체내 시스템으로 검색된 정보의 생리학적 연관성은 종종 의문스럽다. 이제, 3차원 (3D) 세포 배양 매트릭스가 2D 단층 세포 배양에서는 관찰되지 않는 여러 생물학적 관련 기능을 촉진시킨다는 것이 널리 수용되고 있다. 달리 말하면, 2D 세포 배양 시스템은 생체내의 살아있는 조직의 구조, 기능, 생리학을 정확하게 재현하지 않는다. Two-dimensional (2D) monolayer cell culture systems have been used in biological research for many years. The most common cell culture platform is two-dimensional (2D) monolayer cell culture in Petri dishes or flasks. Although these 2D in vitro models are less expensive than animal models and contribute to systematic, reproducible, quantitative studies of cell physiology (e.g., in drug discovery and development), the physiology of the information retrieved from in vitro studies to in vivo systems is limited. Academic relevance is often questionable. It is now widely accepted that three-dimensional (3D) cell culture matrices promote several biologically relevant functions that are not observed in 2D monolayer cell cultures. In other words, 2D cell culture systems do not accurately replicate the structure, function, and physiology of living tissues in vivo.
미국 특허 번호 8,647,861은 소정의 유속으로 배양물 유체에 노출된 미소채널에서 막 상에 살아있는 세포를 포함하는 미소유체 "칩 상의 장기(organ-on-chip)" 장치를 기재한다. 정적 2D 배양과는 대조적으로, 미소채널은 시험관내 연구 동안에 세포 배양물을 통한 세포 배양 배지의 관류를 허용하고, 따라서 생체내와 더욱 유사한 물리적 환경을 제공한다. 간략히, 주입 포트는 세포-함유 미소유체 채널 또는 챔버로 세포 배양 배지의 주입을 허용하여, 세포로 영양분 및 산소를 전달한다. 이어서, 배출 포트는 나머지 배지 뿐만 아니라 유해한 대사 부산물의 배출을 허용한다.U.S. Patent No. 8,647,861 describes a microfluidic “organ-on-chip” device containing living cells on membranes in microchannels exposed to culture fluid at a predetermined flow rate. In contrast to static 2D cultures, microchannels allow perfusion of cell culture medium through cell cultures during in vitro studies, thus providing a physical environment more similar to in vivo. Briefly, an injection port allows injection of cell culture medium into a cell-containing microfluidic channel or chamber, delivering nutrients and oxygen to the cells. The discharge port then allows the discharge of the remaining medium as well as harmful metabolic by-products.
이러한 미소유체 장치는 전통적인 정적 조직 배양 모델에 비해 개선되었지만, 이들 장치의 작은 크기, 규모 및 접속부 (interface)는 유체의 취급을 어렵게 하였다. 유체 압력에 의해 원하는 유체 전단 응력이 살아있는 세포에 인가되는 유속이 생성되도록 하는 방식으로 이들 장치의 관류를 제어하는 방법이 필요하다. 이상적으로, 상기 해결책은 간단한 사용자 작업 흐름을 제공해야 한다. Although these microfluidic devices are an improvement over traditional static tissue culture models, their small size, scale, and interface make fluid handling difficult. There is a need for a method of controlling perfusion of these devices in such a way that fluid pressure creates a flow rate that applies the desired fluid shear stress to living cells. Ideally, the solution should provide a simple user workflow.
발명의 개요Summary of the invention
본 발명은 수많은 장치를 개별적으로 및 조합하여 고려한다. 본 발명은 체내 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하고 임의적으로 튜빙없이 미소유체 장치의 관류 및 임의적으로 기계적 작동을 허용하는 1개 이상의 미소유체 장치, 예컨대 "칩 상의 장기" 미소유체 장치 (또는 간단히 "미소유체 칩")를 보유하는 관류 매니폴드 조립체 (카트리지, 포드(pod) 또는 관류 일회용품(perfusion disposable)으로도 지칭됨, 구성요소의 배치에 대해 임의의 요건 또는 의도가 있건 없건 간에)를 고려한다. 본 발명은 관류 매니폴드 조립체의 수많은 실시양태를 고려한다. 그러나, 본 발명이 이들 실시양태로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 (하기 논의되는) 상이한 실시양태로부터의 특징들을 조합하는 것을 고려한다. 또한, 본 발명은 (하기 논의되는) 실시양태로부터의 특징들을 제거하는 것을 고려한다. 추가로, 본 발명은 (하기 논의되는) 실시양태에서 특징들을 치환하는 것을 고려한다. The present invention contemplates numerous devices individually and in combination. The present invention relates to one or more microfluidic devices, such as an “organ on a chip” microfluidic device, comprising cells that mimic the function of at least one organ in the body and allowing perfusion and optionally mechanical actuation of the microfluidic device, optionally without tubing. (or simply “microfluidic chip”) a perfusion manifold assembly (also referred to as a cartridge, pod, or perfusion disposable), with or without any requirements or intent for the placement of the components. ) is taken into account. The present invention contemplates numerous embodiments of perfusion manifold assemblies. However, the invention is not intended to be limited to these embodiments. For example, the present invention contemplates combining features from different embodiments (discussed below). Additionally, the present invention contemplates eliminating features from the embodiments (discussed below). Additionally, the present invention contemplates permuting features in embodiments (discussed below).
1개 이상의 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치의 관류 및 임의적으로 기계적 작동을 허용하는 배양 모듈이 고려된다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다. 한 실시양태에서, 배양 모듈은 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기에 있는 세포를 모방하거나 또는 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하는 "칩 상의 장기" 미소유체 장치의 관류를 허용하는 압력 매니폴드를 포함하며, 이는 임의적으로 관류 일회용품과의 접촉을 유지하고 상기 조립체와 탈착가능하게 연결되어, 유체가 임의적으로 튜빙없이 제어가능한 유속으로 유체 저장소로부터 미소유체 장치의 포트로 들어가도록 한다. 관류 일회용품은 배양 모듈과 별도로 사용될 수 있고, 미소유체 장치 또는 칩은 관류 일회용품과 별도로 사용될 수 있다. 한 실시양태에서, 본 발명은 미소유체 장치와 접합되지 않을 때 기체 누출을 방지할 수 있는 통합된 밸브를 갖는 1개 이상의 미소유체 장치와 접합되도록 구성된 (이동하는 또는 이동하지 않는) 압력 매니폴드 (예컨대, 본원에 기재된 관류 매니폴드 조립체 실시양태 중 어느 하나)를 고려한다. A culture module is contemplated that allows perfusion and optionally mechanical actuation of one or more microfluidic devices, such as an organ microfluidic device on a chip containing cells that mimic the function of at least one organ in the body. In one embodiment, a microfluidic device includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device includes cells on a membrane and/or in or on a channel. In one embodiment, the culture module includes a pressure manifold that allows perfusion of a microfluidic device, such as an “organ on a chip” microfluidic device that mimics cells in an organ in the body or contains cells that mimic at least one function of an organ. and a fold, optionally maintaining contact with the irrigation disposable and removably connected to the assembly to allow fluid to enter the port of the microfluidic device from the fluid reservoir at a controllable flow rate, optionally without tubing. The perfusion disposables can be used separately from the culture module, and the microfluidic device or chip can be used separately from the perfusion disposables. In one embodiment, the present invention provides a pressure manifold (moving or non-moving) configured to bond with one or more microfluidic devices having an integrated valve capable of preventing gas leaks when not bonded with the microfluidic device. For example, consider any one of the perfusion manifold assembly embodiments described herein).
미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 유체 소통하도록 설치하기 위한, 예컨대 이로 제한되지 않지만 미소유체 장치를 관류 일회용품과 유체 소통하도록 설치하기 위한 한 실시양태로서 점적-대-점적 연결 방식이 고려된다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.One embodiment includes a drop-to-drop connection for installing a microfluidic device in fluid communication with a fluid source or another microfluidic device, such as, but not limited to, installing a microfluidic device in fluid communication with a perfusion disposable. is considered. In one embodiment, a microfluidic device includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device includes cells on a membrane and/or in or on a channel.
관류 일회용품 또는 관류 매니폴드 조립체 (또는 다른 미소유체 장치) 내의 1개 이상의 저장소를 가압시키기 위한 압력 덮개가 고려되고, 압력 덮개는 이동가능하거나 또는 상기 관류 일회용품 또는 다른 미소유체 장치에 제거가능하게 부착되어, 내부에서 부재 (예를 들어, 저장소)로의 개선된 접근을 가능하게 한다. 압력 덮개는 관류 일회용품으로부터 제거될 수 있고, 관류 일회용품은 덮개없이 사용될 수 있다. 한 실시양태에서, 관류 일회용품은 미소유체 칩을 포함하고, 상기 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.A pressure cover is contemplated for pressurizing one or more reservoirs within a perfusion disposable or perfusion manifold assembly (or other microfluidic device), the pressure cover being movable or removably attached to the perfusion disposable or other microfluidic device. , allowing improved access to elements (e.g. storage) from within. The pressure cover can be removed from the perfusion disposable product and the perfusion disposable product can be used without the cover. In one embodiment, a perfusion disposable device includes a microfluidic chip, the chip comprising an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic chip includes cells on a membrane and/or in or on a channel.
일반적인 압력 조절기의 한계에도 불구하고 (세포를 관류시키는 동안) 유속의 제어를 가능하게 하는 압력 제어 방법이 고려된다. 한 실시양태에서, 배양 모듈의 압력 제어기 (또는 작동기)가 내내 (또는 단지 한 설정치에서) "켜져 있는" 것이 아니라, 이들이 "켜짐" 및 "꺼짐" (또는 2개 이상의 설정치 사이에서) 패턴으로 스위칭된다. 따라서, 상기 스위칭 패턴은 (미소유체 장치 또는 칩을 함유하는) 맞물린 관류 일회용품의 1개 이상의 저장소에서의 액체 작용 압력의 평균 값이 원하는 값에 상응하도록 선택될 수 있다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.A pressure control method is contemplated that allows control of the flow rate (during perfusion of cells) despite the limitations of typical pressure regulators. In one embodiment, the pressure controllers (or actuators) of the culture module are not “on” all the time (or just at one setpoint), but rather they switch in an “on” and “off” pattern (or between two or more settings). do. Accordingly, the switching pattern can be selected such that the average value of the liquid operating pressure in one or more reservoirs of the engaged perfusion disposable product (containing a microfluidic device or chip) corresponds to the desired value. In one embodiment, a microfluidic device includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device includes cells on a membrane and/or in or on a channel.
한 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체는 i) 1개 이상의 유체 저장소의 상부로서 작용하도록 구성된 커버 또는 덮개, ii) 1개 이상의 유체 저장소, iii) 상기 유체 저장소(들) 아래에 있는 캡핑 층, iv) 상기 유체 저장소(들) 아래에서 그와 유체 소통하는, 저항기를 포함하는 유체 백플레인, 및 v) (미소유체 장치 또는 미소유체 장치를 함유하는 캐리어와 맞물리기 위한) 돌출 부재 또는 스커트를 포함한다. 상기 언급한 바와 같이, 커버 또는 덮개는 제거될 수 있고, 관류 매니폴드 조립체는 여전히 사용될 수 있다. 한 실시양태에서, 조립체는 유체 백플레인의 하부에 위치한 유체 포트를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 캡핑 층은 유체 백플레인을 캡핑한다. 임의의 특별한 메카니즘을 갖는 이론에 구애되지 않고, 이들 저항기가 안정한 흐름이 미소유체 장치로 전달될 수 있도록 저장소로부터 오는 유체의 흐름을 안정화시키도록 작용하고/거나, 이들이 저장소 압력을 관류 유속으로 변환시키기 위한 수단을 제공하도록 작용하는 것으로 믿어진다. 한 실시양태에서, 덮개는 방사상 밀봉을 이용하여 저장소 상에서 유지된다. 이는 밀봉을 생성하기 위해 인가된 압력을 필요로 하지 않는다. 또 다른 실시양태에서, 덮개는 1개 이상의 클립, 스크류 또는 다른 유지 기구(retention mechanism)를 이용하여 저장소 상에서 유지된다. 한 실시양태에서, 돌출 부재 또는 스커트는 미소유체 칩과 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.In one embodiment, a perfusion manifold assembly comprises: i) a cover or shroud configured to act as a top of one or more fluid reservoirs, ii) one or more fluid reservoirs, iii) a capping layer beneath said fluid reservoir(s), iv ) a fluid backplane comprising a resistor, below and in fluid communication with said fluid reservoir(s), and v) a protruding member or skirt (for engaging the microfluidic device or a carrier containing the microfluidic device). As mentioned above, the cover or shroud can be removed and the perfusion manifold assembly can still be used. In one embodiment, the assembly further includes a fluid port located at the bottom of the fluid backplane. In one embodiment, the capping layer caps the fluid backplane. Without wishing to be bound by theory as to any particular mechanism, these resistors act to stabilize the flow of fluid from the reservoir such that a steady flow can be delivered to the microfluidic device, and/or they act to convert the reservoir pressure into a perfusion flow rate. It is believed that it acts to provide a means for In one embodiment, the lid is maintained on the reservoir using a radial seal. This does not require applied pressure to create a seal. In another embodiment, the lid is retained on the reservoir using one or more clips, screws or other retention mechanisms. In one embodiment, the protruding member or skirt engages a microfluidic chip. In one embodiment, the microfluidic chip includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device includes cells on a membrane and/or in or on a channel.
한 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체는 i) 1개 이상의 유체 저장소, 및 ii) 포트에서 종결하는 유체 채널을 포함하며 상기 유체 저장소(들) 아래에서 그와 유체 소통하는 유체 백플레인을 포함한다. 한 실시양태에서, 유체 백플레인은 저항기를 포함한다. 한 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체는 iii) 돌출 부재 또는 스커트를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 스커트는 (미소유체 장치 또는 미소유체 장치를 함유하는 캐리어와 맞물리기 위한) 가이드 기구를 포함한다. 한 실시양태에서, 가이드 기구는 가이드 샤프트, 또는 가이드 샤프트를 수용하도록 구성된 구멍, 홈, 오리피스 또는 다른 공동을 포함한다. 한 실시양태에서, 가이드 기구는 (외부 또는 내부) 가이드 트랙을 포함한다. 한 실시양태에서, 가이드 트랙은 (미소유체 장치 또는 캐리어와 맞물리기 위한) 사이드 트랙이다. 한 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체는 유체 백플레인을 캡핑하는 캡핑 층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 실시양태는 임의적으로 커버 또는 덮개를 추가로 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 덮개는 방사상 밀봉을 이용하여 저장소 상에서 유지된다. 이는 밀봉을 생성하기 위해 인가된 압력을 필요로 하지 않는다. 또 다른 실시양태에서, 덮개는 1개 이상의 클립, 스크류 또는 다른 유지 기구를 이용하여 저장소 상에서 유지된다. 한 실시양태에서, 유체 포트는 유체 백플레인의 하부에 있다. 한 실시양태에서, 돌출 부재 또는 스커트는 미소유체 칩과 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.In one embodiment, a perfusion manifold assembly includes i) one or more fluid reservoirs, and ii) a fluid backplane comprising a fluid channel terminating in a port and in fluid communication with the fluid reservoir(s). In one embodiment, the fluid backplane includes a resistor. In one embodiment, the perfusion manifold assembly further comprises iii) a protruding member or skirt. In one embodiment, the skirt includes a guiding mechanism (for engaging the microfluidic device or a carrier containing the microfluidic device). In one embodiment, the guide mechanism includes a guide shaft, or a hole, groove, orifice, or other cavity configured to receive the guide shaft. In one embodiment, the guiding mechanism includes a (external or internal) guide track. In one embodiment, the guide track is a side track (for engaging the microfluidic device or carrier). In one embodiment, the perfusion manifold assembly may further include a capping layer that caps the fluid backplane. The above embodiments may optionally further include a cover or lid. In one embodiment, the lid is maintained on the reservoir using a radial seal. This does not require applied pressure to create a seal. In another embodiment, the lid is retained on the reservoir using one or more clips, screws or other retaining mechanisms. In one embodiment, the fluid port is at the bottom of the fluid backplane. In one embodiment, the protruding member or skirt engages a microfluidic chip. In one embodiment, the microfluidic chip includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device includes cells on a membrane and/or in or on a channel.
한 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체는 i) 1개 이상의 유체 저장소, ii) 상기 유체 저장소(들) 아래에서 그와 유체 소통하는, 저항기를 포함하는 유체 백플레인, 및 iii) (미소유체 장치 또는 미소유체 장치를 함유하는 캐리어와 맞물리기 위한) 돌출 부재 또는 스커트를 포함한다. 상기 실시양태는 유체 백플레인을 캡핑하는 캡핑 층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 실시양태는 임의적으로 커버 또는 덮개를 추가로 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 덮개는 방사상 밀봉을 이용하여 저장소 상에서 유지된다. 이는 밀봉을 생성하기 위해 인가된 압력을 필요로 하지 않는다. 또 다른 실시양태에서, 덮개는 1개 이상의 클립, 스크류 또는 다른 유지 기구를 이용하여 저장소 상에서 유지된다. 한 실시양태에서, 유체 포트는 유체 백플레인의 하부에 있다. 한 실시양태에서, 돌출 부재 또는 스커트는 미소유체 칩과 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.In one embodiment, the perfusion manifold assembly includes i) one or more fluid reservoirs, ii) a fluid backplane comprising a resistor below and in fluid communication with the fluid reservoir(s), and iii) (microfluidic device or microfluidic device). and a protruding member or skirt (for engaging a carrier containing the fluidic device). The embodiment may further include a capping layer that caps the fluid backplane. The above embodiments may optionally further include a cover or lid. In one embodiment, the lid is maintained on the reservoir using a radial seal. This does not require applied pressure to create a seal. In another embodiment, the lid is retained on the reservoir using one or more clips, screws or other retaining mechanisms. In one embodiment, the fluid port is at the bottom of the fluid backplane. In one embodiment, the protruding member or skirt engages a microfluidic chip. In one embodiment, the microfluidic chip includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device includes cells on a membrane and/or in or on a channel.
한 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체는 i) 1개 이상의 유체 저장소, ii) 상기 유체 저장소(들) 아래에서 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, 및 iii) 유체 백플레인을 캡핑하는 캡핑 층을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 유체 백플레인은 1개 이상의 저항기를 포함한다. 한 실시양태에서, 조립체는 임의적으로 iv) (미소유체 장치 또는 미소유체 장치를 함유하는 캐리어와 맞물리기 위한) 돌출 부재 또는 스커트를 추가로 포함한다. 상기 실시양태는 임의적으로 커버 또는 덮개를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 미소유체 장치와 관류 일회용품의 부착은 스커트와의 맞물림을 통해 이루어진다. 그러나, 다른 실시양태에서, 부착은 (스커트 또는 다른 외측 연장없이) 조립체와 직접적으로 달성된다. 한 실시양태에서, 돌출 부재 또는 스커트는 미소유체 칩과 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.In one embodiment, a perfusion manifold assembly includes i) one or more fluid reservoirs, ii) a fluid backplane below and in fluid communication with the fluid reservoir(s), and iii) a capping layer capping the fluid backplane. In one embodiment, the fluid backplane includes one or more resistors. In one embodiment, the assembly optionally further comprises iv) a protruding member or skirt (for engaging the microfluidic device or a carrier containing the microfluidic device). The above embodiments may optionally further include a cover or lid. In some embodiments, attachment of the microfluidic device and perfusion disposable is through engagement with the skirt. However, in other embodiments, attachment is accomplished directly with the assembly (without a skirt or other external extension). In one embodiment, the protruding member or skirt engages a microfluidic chip. In one embodiment, the microfluidic chip includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device includes cells on a membrane and/or in or on a channel.
한 실시양태에서, 본 발명은 i) 1개 이상의 유체 저장소, ii) 포트에서 종결하는 유체 채널 및 유체 저항기를 포함하며 상기 유체 저장소의 아래에 위치하여 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, 및 iii) 1개 이상의 사이드 트랙을 갖는 돌출 부재 또는 스커트를 포함하는 관류 매니폴드 조립체를 고려한다. 한 실시양태에서, 포트는 유체 백플레인의 하부에 위치한다. 한 실시양태에서, 상기 1개 이상의 사이드 트랙은 상기 1개 이상의 사이드 트랙과 슬라이딩 가능하게 맞물리도록 구성된 1개 이상의 외측 엣지를 갖는 미소유체 장치 캐리어에 위치하는 미소유체 장치와 맞물리도록 구성된다. 슬라이딩 가능한 맞물림의 한 실시양태에서, 관류 매니폴드로의 연결 접근법은 단일 동작으로 정렬 및 유체 연결을 제공하기 위해 1) 슬라이딩 동작, 2) 피벗 이동, 및 3) 스냅 핏(snap fit)을 포함한다. 1) 슬라이딩 단계에서, 유체 포트를 정렬시키기 위해 슬라이딩하는 캐리어에 칩 (또는 다른 미소유체 장치)을 넣는다. 2) 피벗 단계에서, 포트가 유체와 접촉할 때까지 캐리어 및 칩 (또는 다른 미소유체 장치)을 피벗시킨다. 3) 클립 또는 스냅 핏 단계에서, 확실한 밀봉을 제공하기 위해 필요한 힘이 제공된다. 한 실시양태에서, 돌출 부재 또는 스커트는 미소유체 칩과 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.In one embodiment, the invention provides a fluid backplane comprising i) one or more fluid reservoirs, ii) a fluid channel terminating in a port and a fluid resistor, and located below and in fluid communication with said fluid reservoir, and iii) 1 Consider a flow-through manifold assembly comprising a protruding member or skirt having more than two side tracks. In one embodiment, the port is located at the bottom of the fluid backplane. In one embodiment, the one or more side tracks are configured to engage a microfluidic device located on a microfluidic device carrier having one or more outer edges configured to slidably engage the one or more side tracks. In one embodiment of the slideable engagement, the connection approach to the perfusion manifold includes 1) a sliding action, 2) a pivot movement, and 3) a snap fit to provide alignment and fluid connection in a single action. . 1) In the sliding step, the chip (or other microfluidic device) is placed into a sliding carrier to align the fluid ports. 2) In the pivot step, the carrier and chip (or other microfluidic device) are pivoted until the ports are in contact with the fluid. 3) At the clip or snap fit stage, the necessary force is provided to provide a positive seal. In one embodiment, the protruding member or skirt engages a microfluidic chip. In one embodiment, the microfluidic chip includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device includes cells on a membrane and/or in or on a channel.
한 실시양태에서, 캐리어는 미소유체 칩 내의 세포를 (예를 들어, 현미경을 이용하여) 영상화하기 위한 컷아웃 또는 "윈도우" (예를 들어, 투명 윈도우)를 갖는다. 한 실시양태에서, 관류 일회용품에 상응하는 컷아웃 또는 윈도우 (예를 들어, 투명함)가 있다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 별도의 기판에 대한 필요성을 없애기 위해 캐리어의 특징을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.In one embodiment, the carrier has a cutout or “window” (e.g., a transparent window) for imaging (e.g., using a microscope) the cells within the microfluidic chip. In one embodiment, there is a corresponding cutout or window (eg, clear) on the perfusion disposable. In one embodiment, the microfluidic device includes features of the carrier to eliminate the need for a separate substrate. In one embodiment, a microfluidic device includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device includes cells on a membrane and/or in or on a channel.
한 실시양태에서, 본 발명은 i) 1개 이상의 유체 저장소, ii) 돌출 부재 또는 스커트에서 종결하는 유체 채널 및 유체 저항기를 포함하며 상기 유체 저장소의 아래에 위치하여 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, iii) 1개 이상의 유체 포트 및 1개 이상의 사이드 트랙을 갖는 돌출 부재 또는 스커트를 포함하는 관류 매니폴드 조립체를 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 1개 이상의 사이드 트랙은 상기 1개 이상의 사이드 트랙과 슬라이딩 가능하게 맞물리도록 구성된 1개 이상의 외측 엣지를 갖는 미소유체 장치 캐리어에 위치하는 미소유체 장치와 맞물리도록 구성된다. 슬라이딩 가능한 맞물림의 한 실시양태에서, 관류 매니폴드로의 연결 접근법은 단일 동작으로 정렬 및 유체 연결을 제공하기 위해 1) 슬라이딩 동작, 2) 피벗 이동, 및 3) 스냅 핏을 포함한다. 1) 슬라이딩 단계에서, 유체 포트를 정렬시키기 위해 슬라이딩하는 캐리어에 칩 (또는 다른 미소유체 장치)을 넣는다. 2) 피벗 단계에서, 포트가 유체와 접촉할 때까지 캐리어 및 칩 (또는 다른 미소유체 장치)을 피벗시킨다. 3) 클립 또는 스냅 핏 단계에서, 확실한 밀봉을 제공하기 위해 필요한 힘이 제공된다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 별도의 기판에 대한 필요성을 없애기 위해 캐리어의 특징을 포함한다. 한 실시양태에서, 캐리어는 (예를 들어, 현미경을 이용하여) 영상화하기 위한 컷아웃 또는 "윈도우" (예를 들어, 투명 윈도우)를 갖는다. 한 실시양태에서, (예를 들어, 유체 층에서) 관류 일회용품에 상응하는 컷아웃 또는 윈도우 (예를 들어, 투명함)가 있다. 한 실시양태에서, 본 발명은 칩이 놓이는 초점면 위치 및 정렬 (현미경 스테이지에 대한 평탄도)의 제어를 고려한다. 영상화를 위해 필요한 작업 거리를 최소화하는 것이 바람직하다 (작업 거리가 길수록 대물렌즈에 대한 부담이 커지기 때문임). 본 발명이 영상화 접근법에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않으며, 영상화는 똑바르거나 (위로부터의 대물렌즈) 뒤집힌 (아래로부터의 대물렌즈) 것일 수 있다. 특정한 실시양태가 특정한 영상화 양식 (예를 들어, 에피형광)을 위한 한 측면에만 컷아웃 또는 윈도우를 갖지만, 바람직한 실시양태에서 본 발명은 투과광 영상화를 가능하게 하는 칩의 양측에 컷아웃 또는 윈도우를 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 저항기는 구불구불한 채널을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 유체 백플레인은 시클로 올레핀 중합체 (COP, Cyclo Olefin Polymer) (예컨대, 상업적으로 입수가능한 제오노르(Zeonor) 1420R)로 제조되고, 상기 구불구불한 채널과 유체 소통하는 선형 유체 채널을 포함하며, 상기 선형 채널은 1개 이상의 포트에서 종결한다. 한 실시양태에서, 스커트는 폴리카르보네이트 (PC)로 제조된다. 한 실시양태에서, 조립체는 상기 유체 저장소를 위한 커버를 추가로 포함하고, 상기 커버는 여과기와 임의적으로 회합되는 다수개의 포트를 포함한다. 일부 실시양태에서, 커버 포트는 관통-구멍(through-hole)을 포함하고, 여과기는 개스킷에서의 상응하는 구멍 위에 위치한다. 일부 실시양태에서, 커버는 (포트가 단순한 관통-구멍이 아니도록) 포트 중 1개 이상을 경유하는 1개 이상의 채널을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 사이드 트랙은 상기 저장소에 근접하여 있는 밀폐된 제1 말단 및 상기 저장소에서 멀리 있는 개방된 제2 말단을 포함하고, 상기 개방된 말단은 상기 미소유체 장치 캐리어의 상기 1개 이상의 외측 엣지와 맞물리기 위한 각진 슬라이드를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 사이드 트랙은 상기 밀폐된 제1 말단과 상기 개방된 제2 말단 사이에 선형 영역을 포함한다. 한 실시양태에서, 돌출 부재 또는 스커트는 미소유체 칩과 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.In one embodiment, the invention provides a fluid backplane comprising i) one or more fluid reservoirs, ii) a fluid channel terminating in a protruding member or skirt and a fluid resistor, iii) positioned below and in fluid communication with said fluid reservoir, iii) ) Consider a perfusion manifold assembly comprising a protruding member or skirt having one or more fluid ports and one or more side tracks. In one embodiment, the one or more side tracks are configured to engage a microfluidic device located on a microfluidic device carrier having one or more outer edges configured to slidably engage the one or more side tracks. In one embodiment of slidable engagement, the connection approach to the perfusion manifold includes 1) a sliding action, 2) a pivot movement, and 3) a snap fit to provide alignment and fluid connection in a single action. 1) In the sliding step, the chip (or other microfluidic device) is placed in a sliding carrier to align the fluid ports. 2) In the pivot step, the carrier and chip (or other microfluidic device) are pivoted until the ports are in contact with the fluid. 3) At the clip or snap fit stage, the necessary force is provided to provide a positive seal. In one embodiment, the microfluidic device includes features of a carrier to eliminate the need for a separate substrate. In one embodiment, the carrier has a cutout or “window” (e.g., a transparent window) for imaging (e.g., using a microscope). In one embodiment, there is a cutout or window (e.g., clear) corresponding to the perfusion disposable (e.g., in the fluid layer). In one embodiment, the present invention contemplates control of the focal plane position and alignment (flatness relative to the microscope stage) on which the chip is placed. It is desirable to minimize the working distance required for imaging (since the longer the working distance, the greater the strain on the objective lens). The invention is not intended to be limited by imaging approach, and imaging may be straight (objective from above) or inverted (objective from below). Although certain embodiments have cutouts or windows on only one side for a particular imaging modality (e.g., epifluorescence), in preferred embodiments the present invention contemplates cutouts or windows on both sides of the chip to enable transmitted light imaging. do. In one embodiment, the resistor includes a tortuous channel. In one embodiment, the fluid backplane is made of Cyclo Olefin Polymer (COP) (e.g., commercially available Zeonor 1420R) and has linear fluid channels in fluid communication with the tortuous channels. and the linear channel terminates in one or more ports. In one embodiment, the skirt is made of polycarbonate (PC). In one embodiment, the assembly further includes a cover for the fluid reservoir, the cover including a plurality of ports optionally associated with a strainer. In some embodiments, the cover port includes a through-hole and the strainer is positioned over a corresponding hole in the gasket. In some embodiments, the cover includes one or more channels passing through one or more of the ports (so that the ports are not simply through-holes). In one embodiment, the side track includes a closed first end proximate the reservoir and an open second end distal the reservoir, wherein the open end is connected to the one or more of the microfluidic device carriers. Includes an angled slide for engagement with the outer edge. In one embodiment, the side track includes a linear region between the closed first end and the open second end. In one embodiment, the protruding member or skirt engages a microfluidic chip. In one embodiment, the microfluidic chip includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device includes cells on a membrane and/or in or on a channel.
본 발명은 또한 관류 매니폴드 조립체를 포함하는 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 a) i) 1개 이상의 유체 저장소, ii) 상기 유체 저장소의 아래에 위치하여 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, 및 iii) 스커트 또는 다른 돌출 부재를 포함하는 관류 매니폴드 조립체; 및 b) 상기 스커트를 통해 관류 매니폴드 조립체와 맞물리는 미소유체 장치 또는 칩을 포함하는 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 탈착가능한 방식으로 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 잠금 기구를 통하건 또는 접착제 (예를 들어, 유체 밀봉의 품질을 보조하기 위한 접착제 층)를 사용하건 간에 탈착가능하지 않은 방식으로 (예를 들어, 1회 연결) 맞물린다. 한 실시양태에서, 상기 스커트는 상기 미소유체 장치와 맞물리기 위한 가이드 기구를 갖는다. 한 실시양태에서, 가이드 기구는 가이드 샤프트, 또는 가이드 샤프트를 수용하도록 구성된 구멍, 홈, 오리피스 또는 다른 공동을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 가이드 기구는 (외부 또는 내부) 가이드 트랙을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 가이드 트랙은 사이드 트랙이다. 한 실시양태에서, 상기 미소유체 장치 또는 칩은 캐리어 내에 있고, 상기 캐리어는 상기 스커트의 상기 사이드 트랙을 통해 관류 매니폴드 조립체와 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 추가의 기판, 예컨대 캐리어의 필요성을 없애기 위해 캐리어의 1개 이상의 특징을 갖는다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다. 한 실시양태에서, 조립체는 상기 유체 저장소를 위한 커버 또는 커버 조립체를 추가로 포함하고, 상기 커버는 여과기와 임의적으로 회합되는 다수개의 포트를 포함한다. 일부 실시양태에서, 커버 포트는 관통-구멍을 포함하고, 여과기는 개스킷에서의 상응하는 구멍 위에 위치한다. 일부 실시양태에서, 커버는 (포트가 단순한 관통-구멍이 아니도록) 포트 중 1개 이상을 경유하는 1개 이상의 채널을 포함한다.The present invention also contemplates systems that include a perfusion manifold assembly. In one embodiment, the present invention provides a perfusion manifold comprising: a) i) one or more fluid reservoirs, ii) a fluid backplane positioned below and in fluid communication with said fluid reservoirs, and iii) a skirt or other protruding member. assembly; and b) a microfluidic device or chip engaging a perfusion manifold assembly through the skirt. In one embodiment, the microfluidic device is engaged in a removable manner. In one embodiment, the microfluidic device is connected in a non-removable manner (e.g., one-time connection), whether through a locking mechanism or using an adhesive (e.g., an adhesive layer to assist in the quality of fluid sealing). ) are interlocked. In one embodiment, the skirt has a guiding mechanism for engaging the microfluidic device. In one embodiment, the guide mechanism includes a guide shaft, or a hole, groove, orifice, or other cavity configured to receive the guide shaft. In one embodiment, the guiding mechanism comprises a guide track (external or internal). In one embodiment, the guide track is a side track. In one embodiment, the microfluidic device or chip is within a carrier, which engages a perfusion manifold assembly through the side tracks of the skirt. In one embodiment, the microfluidic device has one or more features of the carrier to eliminate the need for an additional substrate, such as a carrier. In one embodiment, a microfluidic device includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device includes cells on a membrane and/or in or on a channel. In one embodiment, the assembly further includes a cover or cover assembly for the fluid reservoir, the cover including a plurality of ports optionally associated with a strainer. In some embodiments, the cover port includes a through-hole and the strainer is positioned over a corresponding hole in the gasket. In some embodiments, the cover includes one or more channels passing through one or more of the ports (so that the ports are not simply through-holes).
한 실시양태에서, 본 발명은 a) i) 1개 이상의 유체 저장소, ii) 유체 백플레인의 하부에서 유체 배출 포트에서 종결하는 유체 채널 및 유체 저항기를 포함하며 상기 유체 저장소의 아래에 위치하여 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, 및 iii) 1개 이상의 사이드 트랙을 갖는 스커트 또는 다른 돌출 부재를 포함하는 관류 매니폴드 조립체; 및 b) 상기 스커트의 상기 1개 이상의 사이드 트랙과 탈착가능하게 맞물리는 1개 이상의 외측 엣지를 갖는 캐리어에 위치하는 미소유체 장치를 포함하는 시스템이며, 상기 미소유체 장치는 iii) 접합 표면(mating surface) 상에서 ii) 1개 이상의 주입 포트를 통해 상기 관류 매니폴드 조립체와 유체 소통하는 i) 미소채널을 포함하고, 유체가 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 유체 저장소로부터 상기 1개 이상의 유체 배출 포트를 통해 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트로 흐르도록 하는 조건하에, 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트는 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 1개 이상의 유체 배출 포트에 대해 위치하는 것인 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 캐리어는 탈착가능한 방식으로 맞물린다. 한 실시양태에서, 캐리어는 잠금 기구를 통하건 또는 접착제 (예를 들어, 유체 밀봉의 품질을 보조하기 위한 접착제 층)를 사용하건 간에 탈착가능하지 않은 방식으로 (예를 들어, 1회 연결) 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다. 한 실시양태에서, 조립체는 상기 유체 저장소를 위한 커버를 추가로 포함하고, 상기 커버는 채널과 회합되는 다수개의 개구부를 포함한다. 한 실시양태에서, 조립체는 상기 유체 저장소를 위한 커버를 추가로 포함하고, 상기 커버는 여과기와 임의적으로 회합되는 다수개의 포트를 포함한다. 일부 실시양태에서, 커버 포트는 관통-구멍을 포함하고, 여과기는 개스킷에서의 상응하는 구멍 위에 위치한다. 일부 실시양태에서, 커버는 (포트가 단순한 관통-구멍이 아니도록) 포트 중 1개 이상을 경유하는 1개 이상의 채널을 포함한다.In one embodiment, the invention comprises a) i) one or more fluid reservoirs, ii) a fluid channel terminating in a fluid discharge port at the bottom of the fluid backplane and a fluid resistor positioned below the fluid reservoir to provide fluid therewith. a flow manifold assembly comprising a fluid backplane in communication, and iii) a skirt or other protruding member having one or more side tracks; and b) a microfluidic device positioned on a carrier having at least one outer edge releasably engaged with the one or more side tracks of the skirt, wherein the microfluidic device has iii) a mating surface. ) on ii) i) microchannels in fluid communication with the perfusion manifold assembly through one or more injection ports, wherein fluid flows from the fluid reservoir of the perfusion manifold assembly through the one or more fluid discharge ports. wherein the one or more fluid injection ports of the microfluidic device are positioned relative to the one or more fluid discharge ports of the perfusion manifold assembly, under conditions allowing flow to the one or more fluid injection ports of the microfluidic device. Consider the system. In one embodiment, the carrier is engaged in a removable manner. In one embodiment, the carrier is engaged in a non-removable manner (e.g., a one-time connection), whether through a locking mechanism or using an adhesive (e.g., an adhesive layer to assist in the quality of fluid sealing). all. In one embodiment, a microfluidic device includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device includes cells on a membrane and/or in or on a channel. In one embodiment, the assembly further includes a cover for the fluid reservoir, the cover including a plurality of openings associated with the channel. In one embodiment, the assembly further includes a cover for the fluid reservoir, the cover including a plurality of ports optionally associated with a strainer. In some embodiments, the cover port includes a through-hole and the strainer is positioned over a corresponding hole in the gasket. In some embodiments, the cover includes one or more channels passing through one or more of the ports (so that the ports are not simply through-holes).
한 실시양태에서, 본 발명은 a) i) 1개 이상의 유체 저장소, ii) 스커트에서 종결하는 유체 채널 및 유체 저항기를 포함하며 상기 유체 저장소의 아래에 위치하여 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, iii) 1개 이상의 유체 배출 포트 및 1개 이상의 사이드 트랙을 갖는 스커트를 포함하는 관류 매니폴드 조립체; 및 b) 상기 스커트의 상기 1개 이상의 사이드 트랙과 탈착가능하게 맞물리는 1개 이상의 외측 엣지를 갖는 캐리어에 위치하는 미소유체 장치를 포함하는 시스템이며, 상기 미소유체 장치는 iii) 접합 표면 상에서 ii) 1개 이상의 주입 포트를 통해 상기 관류 매니폴드 조립체와 유체 소통하는 i) 미소채널을 포함하고, 유체가 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 유체 저장소로부터 상기 1개 이상의 유체 배출 포트를 통해 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트로 흐르도록 하는 조건하에, 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트는 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 스커트의 상기 1개 이상의 유체 배출 포트에 대해 위치하는 것인 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 상기 미소유체 장치는 상기 유체 저장소로부터의 유체로 관류되는 살아있는 세포를 포함한다. 한 실시양태에서, 조립체는 상기 유체 저장소를 위한 커버를 추가로 포함하고, 상기 커버는 여과기와 임의적으로 회합되는 다수개의 포트를 포함한다. 일부 실시양태에서, 커버 포트는 관통-구멍을 포함하고, 여과기는 개스킷에서의 상응하는 구멍 위에 위치한다. 일부 실시양태에서, 커버는 (포트가 단순한 관통-구멍이 아니도록) 포트 중 1개 이상을 경유하는 1개 이상의 채널을 포함한다.In one embodiment, the present invention provides a device comprising: a) i) one or more fluid reservoirs, ii) a fluid backplane comprising a fluid channel terminating in a skirt and a fluid resistor, and iii) located below and in fluid communication with said fluid reservoir; A perfusion manifold assembly including a skirt having one or more fluid outlet ports and one or more side tracks; and b) a microfluidic device positioned on a carrier having at least one outer edge releasably engaging with said one or more side tracks of said skirt, said microfluidic device iii) on a bonding surface ii) i) a microchannel in fluid communication with the perfusion manifold assembly through one or more injection ports, wherein fluid flows from the fluid reservoir of the perfusion manifold assembly to the microfluidic device through the one or more fluid discharge ports. The system wherein the one or more fluid injection ports of the microfluidic device are positioned relative to the one or more fluid discharge ports of the skirt of the perfusion manifold assembly, under conditions allowing flow to the one or more fluid injection ports. Consider. In one embodiment, a microfluidic device includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device includes cells on a membrane and/or in or on a channel. In a preferred embodiment, the microfluidic device comprises living cells perfused with fluid from the fluid reservoir. In one embodiment, the assembly further includes a cover for the fluid reservoir, the cover including a plurality of ports optionally associated with a strainer. In some embodiments, the cover port includes a through-hole and the strainer is positioned over a corresponding hole in the gasket. In some embodiments, the cover includes one or more channels passing through one or more of the ports (so that the ports are not simply through-holes).
특히 바람직한 실시양태에서, 상기 미소유체 장치 또는 칩은 (캐리어에 위치하건 아니건 간에) 체내 장기에 있는 세포의 하나 이상의 기능을 모방하는 방식으로 함께 기능하는 적어도 2종의 상이한 세포 유형을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 상부 및 하부 표면을 갖는 막을 포함하고, 상기 상부 표면은 제1 세포 유형을 포함하고, 상기 하부 표면은 제2 세포 유형을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 세포 유형은 상피 세포이고, 상기 제2 세포 유형은 내피 세포이다. 바람직한 실시양태에서, 상기 막은 다공성이다 (예를 들어 유체, 기체, 시토카인 및 다른 분자에 대해 다공성이고, 일부 실시양태에서 세포에 대해 다공성이어서, 세포가 막을 통해 이동하는 것을 허용함).In a particularly preferred embodiment, the microfluidic device or chip (whether located in a carrier or not) comprises at least two different cell types that function together in a manner that mimics the function of one or more cells in an organ of the body. In one embodiment, the microfluidic device includes a membrane having an upper and lower surface, wherein the upper surface comprises a first cell type and the lower surface comprises a second cell type. In one embodiment, a microfluidic device includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the first cell type is an epithelial cell and the second cell type is an endothelial cell. In preferred embodiments, the membrane is porous (e.g., porous to fluids, gases, cytokines and other molecules, and in some embodiments, porous to cells, allowing cells to migrate through the membrane).
한 실시양태에서, 본 발명은 a) i) 캐리어에 적어도 부분적으로 함유된 칩, ii) 세포, iii) 시딩 가이드 및 iv) 안정한 탑재 위치에서 적어도 1개의 시딩 가이드를 수용하도록 구성된 부분을 갖는 스탠드를 제공하는 단계; b) 상기 시딩 가이드를 상기 캐리어와 맞물리게 하여, 맞물린 시딩 가이드를 생성하는 단계; c) 상기 맞물린 시딩 가이드를 상기 스탠드 상에 탑재하는 단계, 및 d) 상기 시딩 가이드가 안정한 탑재 위치에 있는 동안 상기 세포를 상기 칩에 시딩하는 단계를 포함하는, 세포를 미소유체 칩 (예를 들어, 1개 이상의 미소유체 채널과 회합된 포트를 가짐)에 시딩하는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 시딩 가이드는 상기 캐리어의 엣지와 맞물리도록 (예를 들어, 가이드 트랙을 이용하여) 구성된다. 한 실시양태에서, 시딩 가이드는 상기 캐리어의 엣지와 맞물리기 위한 사이드 트랙 (관류 매니폴드 조립체의 한 실시양태의 스커트에 있는 것과 유사하거나 동일함)을 포함한다. 이 방법의 한 실시양태에서, 다수개의 시딩 가이드는 스탠드 상에 탑재되어, 다수개의 칩이 세포로 시딩되는 것을 허용한다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 시딩 후에 미소유체 칩은 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 방법은 단계 d)의 상기 시딩 후에, e) 상기 시딩 가이드로부터 상기 캐리어를 분리하는 단계 및 f) 상기 관류 매니폴드 조립체를 세포를 포함하는 상기 미소유체 칩을 포함하는 상기 캐리어와 맞물리게 하는 단계를 추가로 포함한다. In one embodiment, the invention provides a stand having a) a portion configured to receive i) a chip at least partially contained in a carrier, ii) cells, iii) a seeding guide and iv) at least one seeding guide in a stable mounting position. providing steps; b) engaging the seeding guide with the carrier, thereby creating an engaged seeding guide; c) mounting the engaged seeding guide on the stand, and d) seeding the cells onto the chip while the seeding guide is in a stable mounting position. , having a port associated with one or more microfluidic channels). In one embodiment, the seeding guide is configured to engage (eg, using a guide track) an edge of the carrier. In one embodiment, the seeding guide includes side tracks (similar or identical to those on the skirt of one embodiment of a perfusion manifold assembly) for engaging an edge of the carrier. In one embodiment of this method, multiple seeding guides are mounted on a stand to allow multiple chips to be seeded with cells. In one embodiment, the microfluidic chip includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic chip after said seeding comprises cells on the membrane and/or in or on the channels. In one embodiment, the method comprises, after the seeding of step d), e) separating the carrier from the seeding guide, and f) attaching the perfusion manifold assembly to the carrier comprising the microfluidic chip comprising cells. It additionally includes a step of engaging.
한 실시양태에서, 본 발명은 a) i) 시딩 가이드에 적어도 부분적으로 함유된 칩, ii) 세포 및 iii) 안정한 탑재 위치에서 적어도 1개의 시딩 가이드를 수용하도록 구성된 부분을 갖는 스탠드를 제공하는 단계; b) 상기 스탠드를 상기 시딩 가이드와 맞물리게 하는 단계; 및 c) 상기 시딩 가이드가 안정한 탑재 위치에 있는 동안 상기 세포를 상기 칩에 시딩하는 단계를 포함하는, 세포를 미소유체 칩 (예를 들어, 1개 이상의 미소유체 채널과 회합되는 포트를 가짐)에 시딩하는 방법을 고려한다. 이 방법의 한 실시양태에서, 다수개의 시딩 가이드는 상기 스탠드와 맞물려서, 다수개의 칩이 세포로 시딩되는 것을 허용한다. 이 방법의 한 실시양태에서, 칩 캐리어가 없다. 또 다른 실시양태에서, 칩 캐리어는 (캐리어와 맞물리는 별도의 시딩 가이드없이) 시딩 가이드로서 작용한다.In one embodiment, the present invention provides a stand comprising: a) a stand having a portion configured to receive i) a chip at least partially contained in a seeding guide, ii) a cell, and iii) at least one seeding guide in a stable mounting position; b) engaging the stand with the seeding guide; and c) seeding the cells on the chip while the seeding guide is in a stable mounting position. Consider seeding methods. In one embodiment of this method, multiple seeding guides engage the stand to allow multiple chips to be seeded with cells. In one embodiment of this method, there is no chip carrier. In another embodiment, the chip carrier acts as a seeding guide (without a separate seeding guide engaging the carrier).
바람직한 실시양태에서, 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트가 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 1개 이상의 유체 배출 포트에 대해 위치할 때, 상기 캐리어는 캐리어의 이동을 제한하기 위한 잠금 기구를 추가로 포함한다. 본 발명은 잠금 기구의 성질로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 한 실시양태에서, 잠금 기구는 클립, 클램프, 스터드 및 스크류로 이루어진 군으로부터 선택된다. 한 실시양태에서, 잠금 기구는 마찰 결합(friction fit)으로 맞물린다. 잠금 기구는 탈착가능한 맞물림 또는 탈착가능하지 않은 맞물림을 허용할 수 있다.In a preferred embodiment, when the one or more fluid injection ports of the microfluidic device are positioned relative to the one or more fluid outlet ports of the perfusion manifold assembly, the carrier has a locking mechanism to limit movement of the carrier. Includes additional The invention is not intended to be limited to the nature of the locking mechanism. In one embodiment, the locking mechanism is selected from the group consisting of clips, clamps, studs, and screws. In one embodiment, the locking mechanism engages with a friction fit. The locking mechanism may allow for releasable engagement or non-removable engagement.
본 발명은 또한 관류 매니폴드 조립체를 이용하여 세포를 관류시키는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 A) a) i) 1개 이상의 유체 저장소, ii) 배출 포트에서 종결하는 유체 채널을 포함하며 상기 유체 저장소의 아래에 위치하여 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, 및 iii) 가이드 기구를 포함하는 스커트 또는 다른 돌출 부재를 포함하는 관류 매니폴드 조립체; 및 b) i) 살아있는 세포, 및 iii) 접합 표면 상의 ii) 1개 이상의 주입 포트와 유체 소통하는 ii) 미소채널을 포함하며 상기 스커트의 상기 가이드 기구와 맞물리도록 구성된 캐리어에 위치하는 미소유체 장치를 제공하는 단계; B) 상기 스커트의 상기 가이드 기구와 맞물리도록 상기 캐리어를 위치시키는 단계; 및 C) 상기 미소유체 장치가 연결되어 유체가 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 유체 저장소로부터 상기 1개 이상의 유체 배출 포트를 통해 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트 및 상기 미소채널로 흐르도록 하는 조건하에, 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트가 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 1개 이상의 유체 배출 포트에 대해 위치할 때까지 상기 캐리어를 이동시켜, 상기 세포를 관류시키는 단계를 포함하는, 세포를 관류시키는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 유체 백플레인은 유체 저항기를 포함한다. 한 실시양태에서, 가이드 기구는 가이드 샤프트, 또는 가이드 샤프트를 수용하도록 구성된 구멍, 홈, 오리피스 또는 다른 공동을 포함한다. 한 실시양태에서, 가이드 기구는 (외부 또는 내부) 가이드 트랙을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 가이드 트랙은 사이드 트랙이다. 한 실시양태에서, 상기 캐리어는 상기 스커트의 상기 1개 이상의 사이드 트랙과 맞물리도록 구성된 1개 이상의 외측 엣지를 포함한다. 한 실시양태에서, 단계 C)의 이동은 상기 주입 및 배출 포트가 서로에 대해 위치할 때까지 상기 캐리어를 상기 사이드 트랙을 따라 슬라이딩시키는 것을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 미소유체 장치의 상기 접합 표면 상의 상기 1개 이상의 주입 포트는 상기 접합 표면 위로 돌출된 점적을 포함하고, 상기 관류 매니폴드 상의 1개 이상의 배출 포트는 돌출 점적을 포함하여, 단계 C)의 슬라이딩이 점적-대-점적 연결을 유발하도록 한다. 한 실시양태에서, 상기 캐리어는 탈착가능한 방식으로 맞물린다. 또 다른 실시양태에서, 상기 캐리어는 탈착가능하지 않은 방식으로 (예를 들어, 1회 연결) 맞물린다. 한 실시양태에서, 조립체는 상기 유체 저장소를 위한 커버 또는 덮개를 추가로 포함하고, 상기 커버는 여과기와 임의적으로 회합되는 다수개의 포트를 포함한다. 일부 실시양태에서, 커버 포트는 관통-구멍을 포함하고, 여과기는 개스킷에서의 상응하는 구멍 위에 위치한다. 일부 실시양태에서, 커버는 (포트가 단순한 관통-구멍이 아니도록) 포트 중 1개 이상을 경유하는 1개 이상의 채널을 포함한다.The present invention also contemplates methods of perfusing cells using a perfusion manifold assembly. In one embodiment, the invention provides a device comprising: A) a) i) one or more fluid reservoirs, ii) a fluid backplane below and in fluid communication with said fluid reservoirs and comprising a fluid channel terminating in an outlet port, and iii) ) a perfusion manifold assembly including a skirt or other protruding member containing a guiding mechanism; and b) a microfluidic device positioned on a carrier configured to engage with the guide mechanism of the skirt, comprising i) a living cell, and ii) a microchannel in fluid communication with ii) one or more injection ports on the bonding surface. providing steps; B) positioning the carrier to engage the guide mechanism of the skirt; and C) the microfluidic device is connected such that fluid flows from the fluid reservoir of the perfusion manifold assembly through the one or more fluid discharge ports to the one or more fluid injection ports and the microchannel of the microfluidic device. Perfusing the cells by moving the carrier until the one or more fluid injection ports of the microfluidic device are positioned relative to the one or more fluid outlet ports of the perfusion manifold assembly under conditions that: Consider a method of perfusing cells. In one embodiment, the fluid backplane includes a fluid resistor. In one embodiment, the guide mechanism includes a guide shaft, or a hole, groove, orifice, or other cavity configured to receive the guide shaft. In one embodiment, the guiding mechanism includes a guide track (external or internal). In one embodiment, the guide track is a side track. In one embodiment, the carrier includes one or more outer edges configured to engage the one or more side tracks of the skirt. In one embodiment, the movement of step C) comprises sliding the carrier along the side track until the injection and discharge ports are positioned relative to each other. In one embodiment, the one or more injection ports on the bonding surface of the microfluidic device comprise a droplet that protrudes above the bonding surface, and the one or more outlet ports on the perfusion manifold comprise a projecting droplet, comprising: Let the sliding of C) cause a point-to-point connection. In one embodiment, the carrier is engaged in a removable manner. In another embodiment, the carriers are engaged in a non-removable manner (eg, one-time connection). In one embodiment, the assembly further includes a cover or shroud for the fluid reservoir, the cover including a plurality of ports optionally associated with a strainer. In some embodiments, the cover port includes a through-hole and the strainer is positioned over a corresponding hole in the gasket. In some embodiments, the cover includes one or more channels passing through one or more of the ports (so that the ports are not simply through-holes).
한 실시양태에서, 본 발명은 A) a) i) 1개 이상의 유체 저장소, ii) 스커트에서 종결하는 유체 채널 및 유체 저항기를 포함하며 상기 유체 저장소의 아래에 위치하여 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, iii) 1개 이상의 유체 배출 포트 및 1개 이상의 사이드 트랙을 갖는 스커트를 포함하는 관류 매니폴드 조립체; 및 b) i) 살아있는 세포, 및 iii) 접합 표면 상의 ii) 1개 이상의 주입 포트와 유체 소통하는 ii) 미소채널을 포함하며 상기 스커트의 상기 1개 이상의 사이드 트랙과 탈착가능하게 맞물리도록 구성된 1개 이상의 외측 엣지를 갖는 캐리어에 위치하는 미소유체 장치를 제공하는 단계; B) 상기 1개 이상의 외측 엣지가 상기 스커트의 상기 1개 이상의 사이드 트랙과 맞물리도록 상기 캐리어를 위치시키는 단계; 및 C) 상기 미소유체 장치가 연결되어 유체가 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 유체 저장소로부터 상기 1개 이상의 유체 배출 포트를 통해 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트 및 상기 미소채널로 흐르도록 하는 조건하에, 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트가 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 스커트의 상기 1개 이상의 유체 배출 포트에 대해 위치할 때까지 상기 캐리어를 상기 사이드 트랙을 따라 슬라이딩시켜, 상기 세포를 관류시키는 단계를 포함하는, 세포를 관류시키는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 미소유체 장치의 상기 접합 표면 상의 상기 1개 이상의 주입 포트는 상기 접합 표면 위로 돌출된 점적을 포함하고, 상기 스커트 상의 1개 이상의 배출 포트는 돌출 점적을 포함하여, 상기 미소유체 장치의 상기 1개 이상의 유체 주입 포트가 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 스커트의 상기 1개 이상의 유체 배출 포트에 대해 위치할 때 단계 C)의 슬라이딩이 점적-대-점적 연결을 유발하도록 한다. In one embodiment, the present invention provides a device comprising: A) a) i) one or more fluid reservoirs, ii) a fluid backplane comprising a fluid channel terminating in a skirt and a fluid resistor, the fluid backplane being located underneath and in fluid communication with said fluid reservoir; iii) a perfusion manifold assembly comprising a skirt having one or more fluid outlet ports and one or more side tracks; and b) one configured to detachably engage with said one or more side tracks of said skirt, comprising i) living cells, and ii) microchannels in fluid communication with ii) one or more injection ports on iii) an adhesive surface. Providing a microfluidic device positioned on a carrier having at least an outer edge; B) positioning the carrier such that the at least one outer edge engages the at least one side track of the skirt; and C) the microfluidic device is connected such that fluid flows from the fluid reservoir of the perfusion manifold assembly through the one or more fluid discharge ports to the one or more fluid injection ports and the microchannel of the microfluidic device. sliding the carrier along the side track until the one or more fluid injection ports of the microfluidic device are positioned relative to the one or more fluid discharge ports of the skirt of the perfusion manifold assembly, A method of perfusing a cell is contemplated, comprising perfusing the cell. In one embodiment, the one or more injection ports on the bonding surface of the microfluidic device comprise a protruding droplet above the bonding surface, and the one or more discharge ports on the skirt include a protruding droplet, wherein the microfluidic device The sliding of step C) causes a drop-to-drop connection when the one or more fluid injection ports of the device are positioned relative to the one or more fluid discharge ports of the skirt of the perfusion manifold assembly.
한 실시양태에서, 상기 점적-대-점적 연결은 공기가 1개 이상의 유체 주입 포트로 들어가는 것을 허용하지 않는다. 한 실시양태에서, 상기 점적에 근접하는 접합 표면은 소수성이다.In one embodiment, the drop-to-drop connection does not allow air to enter one or more fluid injection ports. In one embodiment, the bonding surface proximate to the droplet is hydrophobic.
한 실시양태에서, 상기 방법은 캐리어의 이동을 제한하기 위한 잠금 기구를 활성화시키는 단계를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 방법은 상기 관류 매니폴드 조립체를 상기 연결된 미소유체 장치와 함께 인큐베이터 내에 설치하는 단계를 추가로 포함한다.In one embodiment, the method further comprises activating a locking mechanism to limit movement of the carrier. In one embodiment, the method further comprises installing the perfusion manifold assembly in an incubator with the connected microfluidic device.
한 실시양태에서, (상기 관류 방법의 임의의 실시양태에 대해 기재된) 상기 방법은 상기 관류 매니폴드 조립체를 상기 연결된 미소유체 장치와 함께 배양 모듈 상에, 내에 또는 그와 접촉하게 설치하는 단계를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 유체 저장소를 다수개의 포트를 갖는 커버를 포함하는 커버 조립체로 커버하고, 상기 배양 모듈은 커버 상의 포트에 상응하는 압력 지점을 갖는 접합 표면을 포함하여, 상기 관류 매니폴드 조립체를 상기 연결된 미소유체 장치와 함께 상기 배양 모듈 내에 또는 상에 설치하는 단계가 상기 포트와 상기 압력 지점의 접촉을 일으킨다. 한 실시양태에서, 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 유체 저장소를 다수개의 포트를 갖는 커버를 포함하는 커버 조립체로 커버하고, 상기 배양 모듈은 커버 상의 포트에 상응하는 압력 지점을 갖는 접합 표면을 포함하여, 상기 관류 매니폴드 조립체를 상기 연결된 미소유체 장치와 함께 상기 배양 모듈 내에 또는 상에 설치하는 단계 이후에, 배양 모듈의 접합 표면의 압력 지점이 커버 조립체의 상기 관통-구멍과 접촉하게 된다. 한 실시양태에서, 상기 관류 매니폴드 조립체의 상기 유체 저장소를 여과기 및 개스킷에서의 상응하는 구멍과 회합되는 다수개의 관통-구멍 포트를 갖는 커버를 포함하는 커버 조립체로 커버하고, 상기 배양 모듈은 커버 상의 관통-구멍 포트에 상응하는 압력 지점을 갖는 접합 표면을 포함하여, 상기 관류 매니폴드 조립체를 상기 연결된 미소유체 장치와 함께 상기 배양 모듈 상에 설치하는 단계가 상기 관통-구멍과 상기 압력 지점의 접촉을 일으킨다. 한 실시양태에서, 상기 관류 매니폴드 조립체의 유체 저장소를 여과기 및 개스킷에서의 상응하는 구멍과 회합되는 다수개의 관통-구멍 포트를 갖는 커버를 포함하는 커버 조립체로 커버하고, 상기 배양 모듈은 커버 상의 관통-구멍 포트에 상응하는 압력 지점을 갖는 접합 표면을 포함하여, 상기 관류 매니폴드 조립체를 상기 연결된 미소유체 장치와 함께 상기 배양 모듈 내에 또는 상에 설치하는 단계 이후에, 배양 모듈의 접합 표면의 압력 지점이 커버 조립체의 상기 관통-구멍과 접촉하게 된다. In one embodiment, the method (described for any of the embodiments of the perfusion method above) further comprises installing the perfusion manifold assembly on, in, or in contact with a culture module with the connected microfluidic device. Included as. In one embodiment, the fluid reservoir of the perfusion manifold assembly is covered with a cover assembly comprising a cover having a plurality of ports, the culture module comprising an abutment surface having pressure points corresponding to the ports on the cover, Installing the perfusion manifold assembly with the associated microfluidic device within or on the culture module causes contact of the port with the pressure point. In one embodiment, the fluid reservoir of the perfusion manifold assembly is covered with a cover assembly comprising a cover having a plurality of ports, the culture module comprising an abutment surface having pressure points corresponding to the ports on the cover, After installing the perfusion manifold assembly in or on the culture module with the connected microfluidic device, a pressure point on the mating surface of the culture module comes into contact with the through-hole of the cover assembly. In one embodiment, the fluid reservoir of the perfusion manifold assembly is covered with a cover assembly comprising a cover having a filter and a plurality of through-hole ports associated with corresponding holes in the gasket, and the culture module is located on the cover. Installing the perfusion manifold assembly with the associated microfluidic device on the culture module, including an abutment surface having a pressure point corresponding to the through-hole port, ensures contact of the through-hole with the pressure point. wake up In one embodiment, the fluid reservoir of the perfusion manifold assembly is covered with a cover assembly comprising a cover having a plurality of through-hole ports associated with corresponding holes in a filter and a gasket, and the culture module is positioned in the through-hole port on the cover. - pressure points of a bonding surface of a culture module after installing said perfusion manifold assembly in or on said culture module with said connected microfluidic device, including a bonding surface having a pressure point corresponding to an orifice port. This comes into contact with the through-hole of the cover assembly.
한 실시양태에서, 상기 배양 모듈은 부피 측정 제어기를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 부피 측정 제어기는 상기 커버 상의 상기 포트에 상응하는 상기 압력 지점을 통해 상기 유체 저장소에 압력을 인가한다. 한 실시양태에서, 상기 배양 모듈은 압력 작동기를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 배양 모듈은 압력 제어기를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 압력 제어기는 상기 커버 상의 상기 포트 (예를 들어, 관통-구멍 포트)에 상응하는 (예를 들어, 압력 매니폴드 상의) 상기 압력 지점을 통해 상기 유체 저장소에 압력을 인가한다. 한 실시양태에서, 상기 배양 모듈은 다수개의 관류 매니폴드 조립체를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 배양 모듈은 통합된 밸브를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 통합된 밸브는 압력 매니폴드에 있다. 한 실시양태에서, 상기 밸브는 슈레이더(Schrader) 밸브를 포함한다.In one embodiment, the culture module includes a volumetric controller. In one embodiment, the volumetric controller applies pressure to the fluid reservoir through the pressure point corresponding to the port on the cover. In one embodiment, the culture module includes a pressure actuator. In one embodiment, the culture module includes a pressure controller. In one embodiment, the pressure controller applies pressure to the fluid reservoir through the pressure point (e.g., on a pressure manifold) that corresponds to the port (e.g., through-hole port) on the cover. . In one embodiment, the culture module includes multiple perfusion manifold assemblies. In one embodiment, the culture module includes an integrated valve. In one embodiment, the integrated valve is in a pressure manifold. In one embodiment, the valve comprises a Schrader valve.
본 발명은 또한 장치로서 배양 모듈을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 장치는 통합된 밸브를 포함하는 압력 매니폴드에 대해 다수개의 미소유체 장치 (예컨대, 본원에 기재된 관류 매니폴드 조립체)를 이동시키도록 구성된 작동 조립체를 포함한다. 한 실시양태에서, 이는 이동하지 않는 압력 매니폴드에 대해 미소유체 장치를 위로 이동시키도록 구성된다. 한 실시양태에서, 상기 장치는 압력 매니폴드와 접촉하게 1개 이상의 관류 매니폴드 조립체를 이동시키도록 구성된 작동 조립체를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 장치는 다수개의 관류 매니폴드 조립체와 접촉하게 압력 매니폴드를 (위로 또는 아래로) 이동시키도록 구성된 작동 조립체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 압력 매니폴드는 통합된 밸브 및 엘라스토머성 막을 포함한다. 일부 실시양태에서, 탄성/유연성 밀봉부가 압력 매니폴드 상이 아니라 포드 또는 덮개 상에 배치된다. 다른 실시양태에서, 막이 한 가지 특정한 방식으로만 기재되었기 때문에 본 발명은 막으로 제한되는 것으로 고려되지 않으며; 다른 실시양태에서, o-링, 개스킷 (막보다 두꺼움), 유연성 물질, 또는 진공 그리스가 대신 사용된다. 한 실시양태에서, 상기 밸브는 슈레이더 밸브를 포함한다. 일부 실시양태에서, 예를 들어 커플링된 장치의 부재시에 압력 또는 유체의 누출을 감소시키기 위해 압력 매니폴드는 커플링된 관류 매니폴드 조립체 또는 미소유체 장치의 존재를 감지하도록 적합화된다. 중요하게는, 바람직한 실시양태에서, 압력 매니폴드는 몇몇 압력 공급원을 취하여, 이들을 모든 관류 매니폴드 조립체에 분배한다. 일부 실시양태에서, 압력 매니폴드는 또한 관류 매니폴드 조립체와 (예를 들어, 압력 매니폴드 접합 표면에서의 정렬 특징부를 통해) 직접적으로 정렬되도록 고안된다. 한 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체는 압력 매니폴드의 하부에서 정렬 특징부로 슬라이딩하여, 압력 매니폴드에서의 밀봉부가 항상 관류 매니폴드 조립체 상의 포트와 정렬되는 것을 보장한다. 일부 실시양태에서, 압력 매니폴드를 작동시킬 때, 압력 매니폴드는 관류 매니폴드 조립체를 아래로 누르는 스프링의 세트를 갖는다. 이들 스프링은 덮개를 관류 매니폴드 조립체의 저장소에 대해 밀어서, 압력이 덮개 포트를 통해 통과할 때 관류 매니폴드 조립체 내에서 압력을 유지하는 (누출을 피하는) 밀봉부를 생성한다. The present invention also contemplates a culture module as a device. In one embodiment, the device includes an actuation assembly configured to move a plurality of microfluidic devices (e.g., a perfusion manifold assembly described herein) relative to a pressure manifold that includes integrated valves. In one embodiment, it is configured to move the microfluidic device upward relative to a non-moving pressure manifold. In one embodiment, the device includes an actuation assembly configured to move one or more perfusion manifold assemblies into contact with a pressure manifold. In one embodiment, the device includes an actuation assembly configured to move a pressure manifold (up or down) into contact with a plurality of perfusion manifold assemblies. In some embodiments, the pressure manifold includes an integrated valve and an elastomeric membrane. In some embodiments, the resilient/flexible seal is disposed on the pod or lid rather than on the pressure manifold. In other embodiments, the invention is not considered to be limited to membranes because the membranes are described in only one particular way; In other embodiments, o-rings, gaskets (thicker than the membrane), flexible materials, or vacuum grease are used instead. In one embodiment, the valve comprises a Schrader valve. In some embodiments, the pressure manifold is adapted to sense the presence of a coupled perfusion manifold assembly or microfluidic device, for example, to reduce leakage of pressure or fluid in the absence of the coupled device. Importantly, in a preferred embodiment, the pressure manifold takes several pressure sources and distributes them to all perfusion manifold assemblies. In some embodiments, the pressure manifold is also designed to align directly with the flow manifold assembly (e.g., via alignment features at the pressure manifold mating surface). In one embodiment, the perfusion manifold assembly slides with an alignment feature at the bottom of the pressure manifold to ensure that the seal in the pressure manifold is always aligned with the ports on the perfusion manifold assembly. In some embodiments, when actuating the pressure manifold, the pressure manifold has a set of springs that press down on the perfusion manifold assembly. These springs push the cover against a reservoir in the perfusion manifold assembly, creating a seal that maintains pressure (avoiding leaks) within the perfusion manifold assembly as pressure passes through the cover ports.
본 발명은 또한 시스템으로서 배양 모듈 및 관류 일회용품 (PD)을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 시스템은 통합된 밸브를 포함하는 압력 매니폴드에 대해 다수개의 미소유체 장치 (예컨대, 본원에 기재된 관류 매니폴드 조립체)를 이동시키도록 구성된 작동 조립체를 포함하는 장치를 포함한다. 한 실시양태에서, 이는 이동하지 않는 압력 매니폴드에 대해 미소유체 장치를 위로 이동시키도록 구성된다. 한 실시양태에서, 상기 시스템은 압력 매니폴드와 접촉하게 b) 다수개의 미소유체 장치 (예컨대, 관류 일회용품)를 이동시키도록 구성된 a) 작동 조립체를 포함하는 장치를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 시스템은 a) 통합된 밸브 및 밀봉부 (예를 들어, 엘라스토머성 막)를 포함하는 압력 매니폴드를 이동시키도록 구성된 작동 조립체를 포함하는 장치, b) 상기 밀봉부 (예를 들어, 엘라스토머성 막)와 접촉하는 다수개의 미소유체 장치를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 미소유체 장치는 관류 일회용품이다. 일부 실시양태에서, 탄성/유연성 밀봉부는 압력 매니폴드 상이 아니라 포드 또는 덮개 상에 배치된다. 다른 실시양태에서, 막이 한 가지 특정한 방식으로만 기재되었기 때문에 본 발명은 막으로 제한되는 것으로 고려되지 않으며; 다른 실시양태에서, o-링, 개스킷 (막보다 두꺼움), 유연성 물질, 또는 진공 그리스가 대신 사용된다. 한 실시양태에서, 상기 밸브는 슈레이더 밸브를 포함한다. 한 실시양태에서, 매니폴드는 작동기가 덮개에 대한 맞물림 및 지속적 압력을 항상 제공할 필요가 없도록 이중-안정 맞물림 기구를 사용한다. 이중-안정 기구에서, 작동기가 매니폴드와 맞물린 다음, 꺼질 수 있다. 이는 작동기가 장시간 동안 전력을 공급하는 동안에 과도한 열을 발생하는 상황에서 유용하다. 한 실시양태에서, 관류 일회용품은 미소유체 칩과 맞물린다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.The present invention also contemplates culture modules and perfusion disposables (PDs) as systems. In one embodiment, the system includes a device that includes an actuating assembly configured to move a plurality of microfluidic devices (e.g., a perfusion manifold assembly described herein) relative to a pressure manifold that includes integrated valves. In one embodiment, it is configured to move the microfluidic device upward relative to a non-moving pressure manifold. In one embodiment, the system includes a device comprising a) an actuation assembly configured to b) move a plurality of microfluidic devices (e.g., perfusion disposables) into contact with a pressure manifold. In one embodiment, the system comprises a) a device comprising an actuating assembly configured to move a pressure manifold comprising an integrated valve and seal (e.g., an elastomeric membrane), and b) the seal (e.g., an elastomeric membrane). For example, an elastomeric membrane). In one embodiment, the microfluidic device is a perfusion disposable device. In some embodiments, the resilient/flexible seal is disposed on the pod or lid rather than on the pressure manifold. In other embodiments, the invention is not considered to be limited to membranes because the membranes are described in only one particular way; In other embodiments, o-rings, gaskets (thicker than the membrane), flexible materials, or vacuum grease are used instead. In one embodiment, the valve comprises a Schrader valve. In one embodiment, the manifold uses a dual-stable engagement mechanism so that the actuator does not always have to provide engagement and continuous pressure against the cover. In a dual-stable mechanism, the actuator may engage the manifold and then turn off. This is useful in situations where the actuator generates excessive heat while providing power for long periods of time. In one embodiment, the perfusion disposable is engaged with a microfluidic chip. In one embodiment, the microfluidic chip includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device includes cells on a membrane and/or in or on a channel.
본 발명은 또한 미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 유체 소통하도록 설치하기 위한, 예컨대 이로 제한되지 않지만 미소유체 장치를 관류 매니폴드 조립체와 유체 소통하도록 설치하기 위한 점적-대-점적 연결 방식을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 1개 이상의 유체 포트를 포함하는 제1 표면을 가진 기판을 포함하는 유체 장치이며, 여기서 상기 제1 표면은 1개 이상의 유체 포트에서 제1 액체를 포함하는 1개 이상의 액적(liquid droplet)을 안정하게 보유하도록 적합화된 것인 유체 장치를 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 표면은 1개 이상의 유체 포트를 둘러싸는 1개 이상의 영역을 포함하고, 상기 영역이 상기 제1 액체에 의한 습윤에 저항하도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 영역은 소수성이도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 1개 이상의 영역은 상기 제1 액체에 의한 습윤에 저항하도록 선택된 제1 물질을 포함한다. 본 발명이 임의의 특별한 제1 물질로 제한되지 않는 것으로 의도된다. 그러나, 한 실시양태에서, 제1 물질은 폴리-테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 퍼플루오로알콕시 알칸 (PFA), 플루오린화 에틸렌프로필렌 (FEP), 폴리디메틸실록산 (PDMS), 나일론 (일부 등급은 친수성이고, 일부는 소수성임), 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된다. 한 실시양태에서, 기판은 상기 제1 물질을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 상기 제1 표면 상에 결합, 부착, 코팅 또는 스퍼터링이 된다. 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 소수성 개스킷을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 1개 이상의 영역은 플라즈마 처리, 이온 처리, 기상 증착, 액상 증착, 흡착, 흡수, 또는 1종 이상의 작용제와의 화학 반응에 의해 상기 제1 액체에 의한 습윤에 저항하도록 적합화된다.The invention also provides a drop-to-drop connection for installing a microfluidic device in fluid communication with a fluid source or another microfluidic device, such as, but not limited to, installing a microfluidic device in fluid communication with a perfusion manifold assembly. Consider the method. In one embodiment, the invention is a fluidic device comprising a substrate having a first surface comprising one or more fluid ports, wherein the first surface comprises one or more liquids comprising a first liquid in the one or more fluid ports. Consider a fluidic device adapted to stably retain liquid droplets. In one embodiment, the first surface includes one or more regions surrounding one or more fluid ports, the regions adapted to resist wetting by the first liquid. In one embodiment, the region is adapted to be hydrophobic. In one embodiment, the one or more regions comprise a first material selected to resist wetting by the first liquid. It is not intended that the invention be limited to any particular first material. However, in one embodiment, the first material is poly-tetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy alkane (PFA), fluorinated ethylenepropylene (FEP), polydimethylsiloxane (PDMS), nylon (some grades are some are hydrophilic and some are hydrophobic), polypropylene, polystyrene and polyimide. In one embodiment, the substrate includes the first material. In one embodiment, the first material is bonded, attached, coated, or sputtered onto the first surface. In one embodiment, the first material includes a hydrophobic gasket. In one embodiment, the one or more regions are adapted to resist wetting by the first liquid by plasma treatment, ion treatment, vapor deposition, liquid phase deposition, adsorption, absorption, or chemical reaction with one or more agents. do.
한 실시양태에서, 상기 제1 표면은 1개 이상의 유체 포트를 둘러싸는 1개 이상의 영역을 포함하고, 상기 영역은 상기 제1 액체에 의한 습윤을 촉진하도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 영역은 친수성이도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 1개 이상의 영역은 상기 제1 액체에 의한 습윤을 촉진하도록 선택된 제1 물질을 포함한다. 다시, 본 발명이 임의의 특별한 제1 물질로 제한되지 않는 것으로 의도된다. 그러나, 한 실시양태에서, 제1 물질은 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리비닐 알콜 (PVOH), 폴리카르보네이트 (PC), 폴리에테르 에테르 케톤 (PEEK), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리풀폰, 폴리스티렌, 폴리비닐 아세테이트 (PVA), 나일론, 폴리비닐 플루오라이드 (PVF), 폴리비닐리덴 클로라이드 (PVDC), 폴리비닐 클로라이드 (PVC) 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS)으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 한 실시양태에서, 기판은 상기 제1 물질을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 상기 제1 표면 상에 결합, 부착, 코팅 또는 스퍼터링이 된다. 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 친수성 개스킷을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 1개 이상의 영역은 플라즈마 처리, 이온 처리, 기상 증착, 액상 증착, 흡착, 흡수, 또는 1종 이상의 작용제와의 화학 반응에 의해 상기 제1 액체에 의한 습윤을 촉진하도록 적합화된다.In one embodiment, the first surface includes one or more regions surrounding one or more fluid ports, the regions adapted to promote wetting by the first liquid. In one embodiment, the region is adapted to be hydrophilic. In one embodiment, the one or more regions comprise a first material selected to promote wetting by the first liquid. Again, it is not intended that the invention be limited to any particular first material. However, in one embodiment, the first material is polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinyl alcohol (PVOH), polycarbonate (PC), polyether ether ketone (PEEK), polyethylene terephthalate (PET), A group consisting of polyfulphone, polystyrene, polyvinyl acetate (PVA), nylon, polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinyl chloride (PVC) and acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS). is selected from In one embodiment, the substrate includes the first material. In one embodiment, the first material is bonded, attached, coated, or sputtered onto the first surface. In one embodiment, the first material comprises a hydrophilic gasket. In one embodiment, the one or more regions are adapted to promote wetting by the first liquid by plasma treatment, ion treatment, vapor deposition, liquid phase deposition, adsorption, absorption, or chemical reaction with one or more agents. do.
한 실시양태에서, 제1 표면은 1개 이상의 유체 포트를 둘러싸는 1개 이상의 융기부를 포함한다. 한 실시양태에서, 제1 표면은 1개 이상의 유체 포트를 둘러싸는 1개 이상의 함몰부를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 표면은 1개 이상의 수성 액적을 안정하게 보유하도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 제1 표면은 1개 이상의 비수성 액적을 안정하게 보유하도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 제1 표면은 1개 이상의 유적(oil droplet)을 안정하게 보유하도록 적합화된다.In one embodiment, the first surface includes one or more ridges surrounding one or more fluid ports. In one embodiment, the first surface includes one or more depressions surrounding one or more fluid ports. In one embodiment, the first surface is adapted to stably retain one or more aqueous droplets. In one embodiment, the first surface is adapted to stably retain one or more non-aqueous droplets. In one embodiment, the first surface is adapted to stably retain one or more oil droplets.
본 발명은 또한 점적을 보유하는 장치를 포함하는 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 시스템은 a) 1개 이상의 유체 포트의 제1 세트를 포함하는 제1 표면을 포함하는 제1 기판으로서, 상기 제1 표면이 유체 포트의 제1 세트에서 제1 액체를 포함하는 1개 이상의 액적을 안정하게 보유하도록 적합화된 것인 제1 기판, b) 1개 이상의 유체 포트의 제2 세트를 포함하는 제2 표면을 포함하는 제2 기판, 및 c) 유체 포트의 제1 세트 및 유체 포트의 제2 세트를 유체 접촉시키기 위한 (연결하기 위한) 기구를 포함한다. The present invention also contemplates a system comprising a device for retaining a droplet. In one embodiment, the system comprises: a) a first substrate comprising a first surface comprising a first set of one or more fluid ports, wherein the first surface comprises a first liquid in the first set of fluid ports; a first substrate adapted to stably retain one or more liquid droplets, b) a second substrate comprising a second surface comprising a second set of one or more fluid ports, and c) a first set of fluid ports. and a mechanism for fluidly contacting (connecting) the first set and the second set of fluid ports.
본 발명은 또한 유체 연결을 정립하는 것과 조합될 수 있도록 점적을 보유하는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, a) 1개 이상의 유체 포트의 제1 세트를 포함하는 제1 표면을 포함하는 제1 기판으로서, 상기 제1 표면이 유체 포트의 제1 세트에서 제1 액체를 포함하는 1개 이상의 액적을 안정하게 보유하도록 적합화된 것인 제1 기판을 제공하는 단계, b) 1개 이상의 유체 포트의 제2 세트를 포함하는 제2 표면을 포함하는 제2 기판을 제공하는 단계, 및 c) 유체 포트의 제1 세트 및 유체 포트의 제2 세트를 (예를 들어, 제어된 맞물림을 통해) 접촉시키는 단계를 포함하는, 유체 연결을 정립하는 방법이 고려된다. 바람직한 실시양태에서, 단계 c)의 접촉은 유체 포트의 제1 세트 및 유체 포트의 제2 세트를 정렬시키고, 포트의 정렬된 세트들을 접촉시키는 것을 포함한다. The present invention also contemplates a method of retaining a drop that can be combined with establishing a fluid connection. In one embodiment, a) a first substrate comprising a first surface comprising a first set of one or more fluid ports, wherein the first surface comprises a first liquid in the first set of fluid ports providing a first substrate adapted to stably retain at least one droplet, b) providing a second substrate comprising a second surface comprising a second set of one or more fluid ports, and c) ) A method of establishing a fluid connection is contemplated, comprising contacting (e.g., through controlled engagement) a first set of fluid ports and a second set of fluid ports. In a preferred embodiment, the contacting of step c) includes aligning the first set of fluid ports and the second set of fluid ports and contacting the aligned sets of ports.
한 실시양태에서, 본 발명은 미소유체 장치를 점적-대-점적 연결로 유체 공급원과 접촉시키는 시스템 및 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 a) i) 제1 돌출 유체 점적(fluid droplet)을 포함하고 제1 접합 표면 상에 위치한 제1 유체 포트와 유체 소통하는 유체 공급원; 및 ii) 제2 돌출 유체 점적을 포함하고 제2 접합 표면 상에 있는 제2 유체 포트와 유체 소통하는 미소채널을 포함하는 미소유체 장치를 제공하는 단계; 및 b) 상기 제1 돌출 유체 점적과 상기 제2 유체 점적이 함께 점적-대-점적으로 연결되어, 유체가 상기 유체 공급원으로부터 상기 제1 유체 포트를 통해 상기 미소유체 장치의 상기 제2 유체 포트로 흐르게 하는 단계를 포함하는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 a) 제1 돌출 유체 점적을 지지하도록 적합화되고 제1 접합 표면 상에 위치한 제1 유체 포트와 유체 소통하는 유체 공급원; b) 제2 돌출 유체 점적을 지지하도록 적합화되고 제2 접합 표면 상에 있는 제2 유체 포트와 유체 소통하는 미소채널을 포함하는 미소유체 장치; 및 c) 상기 제1 돌출 유체 점적과 상기 제2 유체 점적이 함께 점적-대-점적으로 연결되어, 유체가 상기 유체 공급원으로부터 상기 제1 유체 포트를 통해 상기 미소유체 장치의 상기 제2 유체 포트로 흐를 수 있게 하는 기구를 포함하는 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 제1 돌출 유체 점적은 상기 제1 접합 표면으로부터 아래로 돌출되고, 제2 돌출 유체 점적은 상기 제2 접합 표면으로부터 위로 돌출된다. 한 실시양태에서, 제1 돌출 유체 점적은 상기 제1 접합 표면으로부터 위로 돌출되고, 제2 돌출 유체 점적은 상기 제2 접합 표면으로부터 아래로 돌출된다. 한 실시양태에서, 상기 기구는 상기 제2 접합 표면을 상기 제1 접합 표면과 접촉하도록 위로 상승시킨다. 또 다른 실시양태에서, 상기 기구는 상기 제1 접합 표면을 상기 제2 접합 표면과 접촉하도록 위로 상승시킨다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 상기 기구는 상기 제2 접합 표면을 상기 제1 접합 표면과 접촉하도록 하강시킨다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 상기 기구는 상기 제1 접합 표면을 상기 제2 접합 표면과 접촉하도록 하강시킨다.In one embodiment, the present invention contemplates systems and methods for contacting a microfluidic device with a fluid source in a drop-to-drop connection. In one embodiment, the invention provides a device comprising: a) i) a fluid source comprising a first protruding fluid droplet and in fluid communication with a first fluid port located on the first abutment surface; and ii) providing a microfluidic device comprising a microchannel comprising a second protruding fluid droplet and in fluid communication with a second fluid port on the second abutment surface; and b) the first protruding fluid droplet and the second fluid droplet are connected together drop-to-point, such that fluid flows from the fluid source through the first fluid port to the second fluid port of the microfluidic device. Consider methods that include a flow step. In one embodiment, the invention provides a device comprising: a) a fluid source adapted to support a first protruding fluid droplet and in fluid communication with a first fluid port located on the first abutment surface; b) a microfluidic device adapted to support a second protruding fluid droplet and comprising a microchannel in fluid communication with a second fluid port on the second abutment surface; and c) the first protruding fluid droplet and the second fluid droplet are connected together drop-to-point, such that fluid flows from the fluid source through the first fluid port to the second fluid port of the microfluidic device. Consider a system that includes mechanisms that allow flow. In one embodiment, a first protruding fluid droplet protrudes downwardly from the first abutment surface and a second protruding fluid droplet protrudes upwardly from the second abutment surface. In one embodiment, a first protruding fluid droplet protrudes upwardly from the first abutment surface and a second protruding fluid droplet protrudes downwardly from the second abutment surface. In one embodiment, the mechanism elevates the second abutment surface into contact with the first abutment surface. In another embodiment, the mechanism elevates the first abutment surface into contact with the second abutment surface. In yet another embodiment, the mechanism lowers the second abutment surface into contact with the first abutment surface. In yet another embodiment, the mechanism lowers the first abutment surface into contact with the second abutment surface.
한 실시양태에서, 본 발명은 점적이 표면 처리에 의해 제어되는 것을 고려한다. 상기 시스템의 한 실시양태에서, 상기 제1 접합 표면은 상기 제1 유체 포트를 둘러싸는 영역을 포함하고, 상기 영역은 상기 유체에 의한 습윤에 저항하도록 적합화된다. 한 실시양태에서 상기 영역은 소수성이도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 영역은 상기 유체에 의한 습윤에 저항하도록 선택된 제1 물질을 포함한다. 본 발명이 제1 물질의 성질로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 그러나, 한 실시양태에서, 제1 물질은 폴리-테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 퍼플루오로알콕시 알칸 (PFA), 플루오린화 에틸렌프로필렌 (FEP), 폴리디메틸실록산 (PDMS), 나일론 (일부 등급은 소수성임), 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 발명은 제1 물질이 표면에 부착되는 성질에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 그러나, 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 상기 제1 접합 표면 상에 결합, 부착, 코팅 또는 스퍼터링이 된다. 본 발명은 또한 본래 소수성인 표면, 또는 소수성으로 될 수 있는 표면을 갖는 특징부를 부가하는 것을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 소수성 개스킷을 포함한다. 본 발명은 표면 또는 표면의 영역을 변형하기 위해 이용되는 특별한 처리 방식으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 그러나, 한 실시양태에서, 상기 제1 접합 표면의 상기 영역은 플라즈마 처리, 이온 처리, 기상 증착, 액상 증착, 흡착, 흡수, 또는 1종 이상의 작용제와의 화학 반응에 의해 습윤에 저항하도록 적합화된다.In one embodiment, the present invention contemplates that dripping is controlled by surface treatment. In one embodiment of the system, the first bonding surface includes an area surrounding the first fluid port, the area adapted to resist wetting by the fluid. In one embodiment the region is adapted to be hydrophobic. In one embodiment, the region includes a first material selected to resist wetting by the fluid. It is not intended that the invention be limited to the nature of the first material. However, in one embodiment, the first material is poly-tetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy alkane (PFA), fluorinated ethylenepropylene (FEP), polydimethylsiloxane (PDMS), nylon (some grades are hydrophobic), polypropylene, polystyrene, and polyimide. The invention is not intended to be limited by the nature of the first material adhering to the surface. However, in one embodiment, the first material is bonded, adhered, coated or sputtered onto the first bonding surface. The present invention also contemplates adding features having a surface that is inherently hydrophobic, or a surface that can be rendered hydrophobic. In one embodiment, the first material includes a hydrophobic gasket. The invention is not intended to be limited to the particular treatment method used to modify the surface or area of the surface. However, in one embodiment, said region of said first bonding surface is adapted to resist wetting by plasma treatment, ion treatment, vapor deposition, liquid phase deposition, adsorption, absorption, or chemical reaction with one or more agents. .
표면 또는 표면의 영역이 습윤에 저항하도록 적합화시키는 실시양태가 상기 논의되었지만, 본 발명은 상기 제1 접합 표면이 상기 제1 유체 포트를 둘러싸는 영역을 포함하고, 상기 영역이 상기 유체에 의한 습윤을 촉진하도록 적합화된 것인 실시양태를 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 영역은 친수성이도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 영역은 상기 제1 액체에 의한 습윤을 촉진하도록 선택된 제1 물질을 포함한다. 본 발명이 습윤을 촉진하는 특별한 제1 물질로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 그러나, 한 실시양태에서, 제1 물질은 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리비닐 알콜 (PVOH), 폴리카르보네이트 (PC), 폴리에테르 에테르 케톤 (PEEK), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리풀폰, 폴리스티렌, 폴리비닐 아세테이트 (PVA), 나일론 (일부 등급은 친수성임), 폴리비닐 플루오라이드 (PVF), 폴리비닐리덴 클로라이드 (PVDC), 폴리비닐 클로라이드 (PVC) 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS)으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 또한, 본 발명은 제1 물질이 표면에 부착되는 기술에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 그러나, 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 상기 제1 접합 표면 상에 결합, 부착, 코팅 또는 스퍼터링이 된다. 본 발명은 또한 본래 친수성인 표면, 또는 친수성이 될 수 있는 표면을 갖는 구조 또는 특징부를 도입하는 것을 고려한다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 친수성 개스킷을 포함한다. 또한, 본 발명은 습윤을 촉진하는 처리 방식으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 상기 제1 접합 표면의 상기 영역은 플라즈마 처리, 이온 처리, 기상 증착, 액상 증착, 흡착, 흡수, 또는 1종 이상의 작용제와의 화학 반응에 의해 습윤을 촉진하도록 적합화된다.Although embodiments of adapting a surface or a region of a surface to resist wetting have been discussed above, the present invention provides a method wherein the first bonding surface includes a region surrounding the first fluid port, wherein the region resists wetting by the fluid. Embodiments are contemplated that are adapted to facilitate. In one embodiment, the region is adapted to be hydrophilic. In one embodiment, the region comprises a first material selected to promote wetting by the first liquid. The present invention is not intended to be limited to a particular first material that promotes wetting. However, in one embodiment, the first material is polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinyl alcohol (PVOH), polycarbonate (PC), polyether ether ketone (PEEK), polyethylene terephthalate (PET), Polyfulphone, polystyrene, polyvinyl acetate (PVA), nylon (some grades are hydrophilic), polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinyl chloride (PVC), and acrylonitrile-butadiene- It is selected from the group consisting of styrene (ABS). Additionally, the present invention is not intended to be limited by the technique by which the first material is attached to the surface. However, in one embodiment, the first material is bonded, adhered, coated or sputtered onto the first bonding surface. The present invention also contemplates introducing structures or features having surfaces that are inherently hydrophilic, or surfaces that can become hydrophilic. For example, in one embodiment, the first material includes a hydrophilic gasket. Additionally, the present invention is not intended to be limited to treatments that promote wetting. For example, in one embodiment, said region of said first bonding surface is adapted to promote wetting by plasma treatment, ion treatment, vapor deposition, liquid phase deposition, adsorption, absorption, or chemical reaction with one or more agents. I get angry.
본 발명은 또한 표면의 일부로서 성형 또는 형성될 수 있거나, 공급원에 부착되거나 그 위에 침착되거나 그 위에 인쇄되거나 그에 결합될 수 있거나, 또는 표면에 기계 가공되거나 에칭되거나 또는 삭마될 수 있는 구조 및 기하학적 특징부를 고려한다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 제1 접합 표면은 상기 제1 유체 포트를 둘러싸는 1개 이상의 융기부를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 제1 접합 표면은 상기 제1 유체 포트를 둘러싸는 1개 이상의 함몰부를 포함한다.The invention also provides structural and geometrical features that can be molded or formed as part of a surface, attached to a source, deposited on, printed on or bonded to a source, or machined, etched or ablated into a surface. Consider wealth. For example, in one embodiment, the first abutment surface includes one or more ridges surrounding the first fluid port. In another embodiment, the first bonding surface includes one or more depressions surrounding the first fluid port.
본 발명은 또한 수성 유체만으로의 점적-대-점적 연결로 제한되지 않는다. 한 실시양태에서 상기 제1 접합 표면이 수성 돌출 유체 점적을 안정하게 보유하도록 적합화되었지만, 또 다른 실시양태에서 상기 제1 접합 표면은 비수성 돌출 유체 점적, 예컨대 비제한적으로 유성 돌출 점적을 안정하게 보유하도록 적합화된다.The invention is also not limited to drop-to-drop connections with aqueous fluids only. In one embodiment, the first abutment surface is adapted to stably retain aqueous protrusion fluid droplets; however, in another embodiment, the first abutment surface is adapted to stably retain non-aqueous protrusion fluid droplets, such as, but not limited to, oil-based protrusion droplets. It is adapted to hold.
본 발명은 또한 점적-대-점적 방식을 이용하여 점적들을 융합시키는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 a) i) 제1 돌출 유체 점적을 포함하고 제1 접합 표면 상에 위치한 제1 유체 포트와 유체 소통하는 유체 공급원; 및 ii) 제2 돌출 유체 점적을 포함하고 제2 접합 표면 상에 있는 제2 유체 포트와 유체 소통하는 미소채널을 포함하는 미소유체 장치 또는 칩을 제공하는 단계; 및 b) 상기 제1 돌출 유체 점적과 상기 제2 유체 점적을 함께 점적-대-점적으로 연결시키고, 이로써 상기 제1 및 제2 유체 점적이 융합되어, 유체가 상기 유체 공급원으로부터 상기 제1 유체 포트를 통해 상기 미소유체 장치의 상기 제2 유체 포트로 흐르게 하는 단계를 포함하는, 점적들을 융합시키는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다. 본 발명은 특별한 배향 또는 두 접합 표면으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 한 실시양태에서, 제1 돌출 유체 점적은 상기 제1 접합 표면으로부터 아래로 돌출되고, 제2 돌출 유체 점적은 상기 제2 접합 표면으로부터 위로 돌출된다. 또 다른 실시양태에서, 제1 돌출 유체 점적은 상기 제1 접합 표면으로부터 위로 돌출되고, 제2 돌출 유체 점적은 상기 제2 접합 표면으로부터 아래로 돌출된다. 본 발명은 점적을 함께 모으는 방법으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 한 실시양태에서, 단계 b)는 상기 제2 접합 표면을 상기 제1 접합 표면과 접촉하도록 위로 상승시키는 것을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 단계 b)는 상기 제1 접합 표면을 상기 제2 접합 표면과 접촉하도록 위로 상승시키는 것을 포함한다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 단계 b)는 상기 제2 접합 표면을 상기 제1 접합 표면과 접촉하도록 하강시키는 것을 포함한다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 단계 b)는 상기 제1 접합 표면을 상기 제2 접합 표면과 접촉하도록 하강시키는 것을 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 상기 점적-대-점적 연결은 공기가 상기 유체 주입 포트로 들어가는 것을 허용하지 않는다.The present invention also contemplates a method of fusing drops using a drop-to-drop approach. In one embodiment, the invention provides a device comprising: a) i) a fluid source comprising a first protruding fluid droplet and in fluid communication with a first fluid port located on the first abutment surface; and ii) providing a microfluidic device or chip comprising a microchannel comprising a second protruding fluid droplet and in fluid communication with a second fluid port on the second bonding surface; and b) connecting the first protruding fluid droplet and the second fluid droplet together drop-to-point, thereby causing the first and second fluid droplets to fuse, such that fluid flows from the fluid source to the first fluid port. Consider a method of fusing droplets comprising flowing a fluid through a second fluid port of the microfluidic device. In one embodiment, the microfluidic chip includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device includes cells on a membrane and/or in or on a channel. The present invention is not intended to be limited to any particular orientation or two bonding surfaces. In one embodiment, a first protruding fluid droplet protrudes downwardly from the first abutment surface and a second protruding fluid droplet protrudes upwardly from the second abutment surface. In another embodiment, a first protruding fluid droplet protrudes upwardly from the first abutment surface and a second protruding fluid droplet protrudes downwardly from the second abutment surface. The present invention is not intended to be limited to methods of bringing drops together. In one embodiment, step b) includes raising the second bonding surface upward into contact with the first bonding surface. In another embodiment, step b) includes raising the first bonding surface upward into contact with the second bonding surface. In yet another embodiment, step b) includes lowering the second bonding surface into contact with the first bonding surface. In yet another embodiment, step b) includes lowering the first bonding surface into contact with the second bonding surface. In a preferred embodiment, the drop-to-drop connection does not allow air to enter the fluid injection port.
본 발명은 습윤을 촉진하기 위한 표면 처리를 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 접합 표면은 상기 제1 유체 포트를 둘러싸는 영역을 포함하고, 상기 영역은 상기 유체에 의한 습윤을 촉진하도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 영역은 친수성이도록 적합화된다. 한 실시양태에서, 상기 영역은 상기 유체에 의한 습윤을 촉진하도록 선택된 제1 물질을 포함한다. 본 발명을 임의의 특별한 제1 물질로 제한하는 것으로 의도되지 않지만, 한 실시양태에서, 제1 물질은 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리비닐 알콜 (PVOH), 폴리카르보네이트 (PC), 폴리에테르 에테르 케톤 (PEEK), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리풀폰, 폴리스티렌, 폴리비닐 아세테이트 (PVA), 나일론, 폴리비닐 플루오라이드 (PVF), 폴리비닐리덴 클로라이드 (PVDC), 폴리비닐 클로라이드 (PVC) 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS)으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 발명을 임의의 특별한 부착 접근법으로 제한하는 것으로 의도되지 않지만, 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 상기 제1 접합 표면 상에 결합, 부착, 코팅 또는 스퍼터링이 된다.The present invention contemplates surface treatments to promote wetting. In one embodiment, the first bonding surface includes an area surrounding the first fluid port, the area adapted to promote wetting by the fluid. In one embodiment, the region is adapted to be hydrophilic. In one embodiment, the region comprises a first material selected to promote wetting by the fluid. It is not intended to limit the invention to any particular first material, but in one embodiment, the first material is polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinyl alcohol (PVOH), polycarbonate (PC), Polyether ether ketone (PEEK), polyethylene terephthalate (PET), polyfulfone, polystyrene, polyvinyl acetate (PVA), nylon, polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinyl chloride (PVC) ) and acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS). While not intended to limit the invention to any particular attachment approach, in one embodiment, the first material is bonded, adhered, coated or sputtered onto the first bonding surface.
일부 실시양태에서, 본 발명은 본래 친수성인 표면 (또는 친수성이 될 수 있는 표면)을 갖는 구조를 비롯한 특징부 또는 구조를 표면에 부가하는 것을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 물질은 친수성 개스킷을 포함한다.In some embodiments, the present invention contemplates adding features or structures to a surface, including structures having an inherently hydrophilic surface (or a surface that can become hydrophilic). In one embodiment, the first material comprises a hydrophilic gasket.
본 발명은 임의의 특별한 표면 처리 기술로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 그러나, 한 실시양태에서, 상기 제1 접합 표면의 상기 영역은 플라즈마 처리, 이온 처리, 기상 증착, 액상 증착, 흡착, 흡수, 또는 1종 이상의 작용제와의 화학 반응에 의해 습윤을 촉진하도록 적합화된다.The present invention is not intended to be limited to any particular surface treatment technique. However, in one embodiment, said region of said first bonding surface is adapted to promote wetting by plasma treatment, ion treatment, vapor deposition, liquid phase deposition, adsorption, absorption, or chemical reaction with one or more agents. .
추가의 구조가 표면 내에 또는 상에 성형되거나 달리 형성될 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 제1 접합 표면은 상기 제1 유체 포트를 둘러싸는 1개 이상의 융기부를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 제1 접합 표면은 상기 제1 유체 포트를 둘러싸는 1개 이상의 함몰부를 포함한다.Additional structures may be molded or otherwise formed within or on the surface. For example, in one embodiment, the first abutment surface includes one or more ridges surrounding the first fluid port. In another embodiment, the first bonding surface includes one or more depressions surrounding the first fluid port.
상기 언급한 바와 같이, 유체가 수성 유체일 필요는 없다. 한 실시양태에서 본 발명은 상기 제1 접합 표면이 수성 돌출 유체 점적을 안정하게 보유하도록 적합화되지만, 또 다른 실시양태에서 상기 제1 접합 표면이 비수성 돌출 유체 점적을 안정하게 보유하도록, 예컨대 비제한적으로 유성 돌출 점적을 보유하도록 적합화되는 것을 고려한다.As mentioned above, the fluid need not be an aqueous fluid. In one embodiment the invention is adapted to allow the first abutment surface to stably retain an aqueous protruding fluid droplet, but in another embodiment the first abutment surface is adapted to stably retain a non-aqueous protrusion fluid droplet, e.g. It is contemplated that it is adapted to hold limited oily protruding droplets.
본 발명은 또한 포트를 함께 연결시키는 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 시스템은 a) 제1 유체 포트를 포함하는 제1 기판, b) 제2 유체 포트를 포함하는 제2 기판, c) 제1 포트 및 제2 포트를 정렬시키도록 적합화된 가이드 기구, 및 (임의적으로) d) 제1 기판과 제2 기판의 접촉을 유지하도록 적합화된 유지 기구를 포함한다. 본 발명이 임의의 특별한 가이드 기구로 제한되는 것으로 의도되지 않지만, 한 실시양태에서 가이드 기구는 상기 제1 기판 상에 위치한 가이드 트랙이고, 상기 가이드 트랙은 상기 제2 기판의 일부분과 맞물리도록 구성된다. 본 발명은 유지 기구가 제1 또는 제2 기판 상에 있는 실시양태를 고려하지만, 한 실시양태에서 유지 기구가 상기 제2 기판 상에 위치한 클립이고, 상기 클립은 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된다.The present invention also contemplates a system for connecting ports together. In one embodiment, the system comprises a) a first substrate comprising a first fluid port, b) a second substrate comprising a second fluid port, c) adapted to align the first port and the second port. a guide mechanism, and (optionally) d) a retaining mechanism adapted to maintain contact between the first and second substrates. Although the invention is not intended to be limited to any particular guide mechanism, in one embodiment the guide mechanism is a guide track located on the first substrate, the guide track being configured to engage a portion of the second substrate. Although the invention contemplates embodiments where the retaining mechanism is on a first or second substrate, in one embodiment the retaining mechanism is a clip positioned on the second substrate, the clip being configured to engage the first substrate. .
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 a) 1개 이상의 유체 포트의 제1 세트를 포함하는 제1 기판, b) 1개 이상의 유체 포트의 제2 세트를 포함하는 제2 기판, c) 포트의 제1 세트 및 포트의 제2 세트를 정렬시키도록 적합화된 가이드 기구, 및 d) 제1 기판과 제2 기판의 접촉을 유지하도록 적합화된 유지 기구를 포함하는 시스템을 고려한다. 다시, 다양한 가이드 기구가 고려된다 (본원에서 논의된다). 한 실시양태에서, 가이드 기구는 가이드 샤프트, 또는 가이드 샤프트를 수용하도록 구성된 구멍, 홈, 오리피스 또는 다른 공동을 포함한다. 그러나, 한 실시양태에서, 가이드 기구는 상기 제1 기판 상에 위치한 가이드 트랙이고, 상기 가이드 트랙은 상기 제2 기판의 일부분과 맞물리도록 구성된다. 다시, 다양한 유지 기구가 고려된다 (본원에서 논의된다). 그러나, 한 실시양태에서, 유지 기구는 상기 제2 기판 상에 위치한 클립이고, 상기 클립은 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된다.In another embodiment, the invention provides a substrate comprising a) a first substrate comprising a first set of one or more fluid ports, b) a second substrate comprising a second set of one or more fluid ports, c) a first substrate of ports. Consider a system comprising: a guide mechanism adapted to align the first set and a second set of ports, and d) a retaining mechanism adapted to maintain contact of the first and second substrates. Again, various guiding mechanisms are contemplated (discussed herein). In one embodiment, the guide mechanism includes a guide shaft, or a hole, groove, orifice, or other cavity configured to receive the guide shaft. However, in one embodiment, the guide mechanism is a guide track located on the first substrate, and the guide track is configured to engage a portion of the second substrate. Again, various retention mechanisms are contemplated (discussed herein). However, in one embodiment, the retaining mechanism is a clip positioned on the second substrate, and the clip is configured to engage the first substrate.
본 발명은 또한 유체 연결을 정립하는 방식으로 포트를 연결하는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 a) 제1 유체 포트를 포함하는 제1 기판, 제2 유체 포트를 포함하는 제2 기판, 및 제2 기판을 가이드하도록 적합화된 가이드 기구를 제공하는 단계, b) 제2 기판을 가이드 기구와 맞물리게 하는 단계, c) 가이드 기구의 도움에 의해 유체 포트의 제1 및 제2 세트를 정렬시키는 단계, 및 d) 제1 및 제2 유체 포트를 접촉시켜, 유체 연결을 정립하는 단계를 포함하는, 유체 연결을 정립하는 방법을 고려한다. 다양한 가이드 기구가 고려되지만, 한 실시양태에서 상기 가이드 기구는 상기 제1 기판 상에 위치한 가이드 트랙을 포함하고, 상기 가이드 트랙은 상기 제2 기판의 일부분과 맞물리도록 구성된다. 유체 연결을 정립하는 이 방법의 한 실시양태에서, 상기 제2 기판은 접합 표면을 포함하는 미소유체 장치를 포함하고, 상기 제2 유체 포트는 상기 접합 표면 상에 위치하고 상기 접합 표면 위로 돌출된 점적을 포함한다. 추가의 실시양태에서, 상기 제1 기판은 접합 표면을 포함하고, 상기 제1 유체 포트는 상기 접합 표면 상에 위치하고 돌출 점적을 포함한다. 이 실시양태에서 여전히 추가로, 단계 d)의 상기 접촉은 상기 제1 및 제2 유체 포트가 유체 연결을 정립할 때 점적-대-점적 연결을 유발한다. 상기 점적-대-점적 연결은 공기가 1개 이상의 유체 주입 포트로 들어가는 것을 허용하지 않는 것이 바람직하다. 본 발명이 정렬 방식으로 제한되지 않지만, 한 실시양태에서 단계 c)의 상기 정렬은 가이드 트랙에 의해 제2 기판을 슬라이딩시키는 것을 포함한다. 가이드 트랙에 대한 다양한 디자인 및 형태가 고려되지만, 한 실시양태에서 상기 가이드 트랙은 제1 및 제2 구획을 포함하고, 상기 제1 구획은 단계 c)의 정렬을 지지하도록 형성되고, 상기 제2 구획은 단계 d)의 접촉을 지지하도록 형성된다.The present invention also contemplates a method of connecting ports in a manner that establishes a fluid connection. In one embodiment, the invention provides a method comprising: a) providing a first substrate comprising a first fluid port, a second substrate comprising a second fluid port, and a guide mechanism adapted to guide the second substrate, b ) engaging the second substrate with the guide mechanism, c) aligning the first and second sets of fluid ports with the aid of the guide mechanism, and d) contacting the first and second fluid ports, thereby establishing a fluid connection. Consider a method of establishing a fluid connection, comprising establishing a. Although a variety of guide mechanisms are contemplated, in one embodiment the guide mechanism includes a guide track positioned on the first substrate, the guide track configured to engage a portion of the second substrate. In one embodiment of this method of establishing a fluidic connection, the second substrate comprises a microfluidic device comprising a bonding surface, and the second fluid port is located on the bonding surface and protrudes above the bonding surface. Includes. In a further embodiment, the first substrate includes a bonding surface, and the first fluid port is located on the bonding surface and includes a protruding droplet. Still further in this embodiment, the contacting of step d) results in a drop-to-drop connection when the first and second fluid ports establish a fluid connection. Preferably, the drop-to-drop connection does not allow air to enter one or more fluid injection ports. Although the invention is not limited to the manner of alignment, in one embodiment the alignment of step c) comprises sliding the second substrate by a guide track. Various designs and configurations for the guide track are contemplated, but in one embodiment the guide track includes first and second sections, the first section being configured to support the alignment of step c), and the second section is formed to support the contact of step d).
본 발명은 유지 기구가 제1 기판 상에 있는 실시양태를 고려하지만, 한 실시양태에서, 상기 제2 기판이 제1 기판과 제2 기판의 접촉을 유지하도록 적합화된 유지 기구를 포함한다. 일부 실시양태에서, 제1 및 제2 기판이 접촉하여 유체 연결을 정립할 때, 유지 기구가 자동으로 맞물린다. 그러나, 한 실시양태에서, 본 발명은 e) 유지 기구를 활성화시키는 활성화 단계를 포함한다.The present invention contemplates embodiments where the retaining mechanism is on the first substrate, but in one embodiment, the second substrate comprises a retaining mechanism adapted to maintain contact of the first and second substrates. In some embodiments, the retaining mechanism automatically engages when the first and second substrates contact to establish a fluid connection. However, in one embodiment, the invention includes an activating step e) activating the retention mechanism.
2개 기판 시스템이 상기 기재되었지만, 본 발명은 또한 3개 기판 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 시스템은 a) 제1 유체 포트를 포함하는 제1 기판, b) 제2 유체 포트를 포함하는 제2 기판, c) 상기 제2 기판을 지지하도록 구성된 제3 기판; d) 제1 포트를 제2 포트에 대해 정렬시키도록 적합화된 가이드 기구, 및 e) 제1 기판과 제2 기판의 접촉을 유지하도록 적합화된 유지 기구 수단을 포함한다.Although a two substrate system is described above, the present invention also contemplates a three substrate system. In one embodiment, the system comprises: a) a first substrate comprising a first fluid port, b) a second substrate comprising a second fluid port, c) a third substrate configured to support the second substrate; d) a guide mechanism adapted to align the first port with respect to the second port, and e) retaining mechanism means adapted to maintain contact of the first and second substrates.
이전에 언급한 바와 같이, 다양한 가이드 기구가 고려된다 (본원에서 논의된다). 한 실시양태에서, 가이드 기구는 가이드 샤프트, 또는 가이드 샤프트를 수용하도록 구성된 구멍, 홈, 오리피스 또는 다른 공동을 포함한다. 한 기판 상에 1개 이상의 가이드 샤프트 또는 다른 돌출부가 있을 수 있고, 다른 기판 상의 1개 이상의 구멍, 홈, 오리피스 또는 다른 공동은 1개 이상의 가이드 샤프트 또는 다른 돌출부를 수용하도록 구성될 수 있다. 한 실시양태에서, 가이드 기구는 가이드 트랙을 포함한다. 가이드 트랙(들)은 임의의 배향을 가질 수 있다 (예를 들어, 한 측면으로부터가 아니라 위로부터 나옴). 본 발명은 가이드 기구가 제1, 제2 또는 제3 기판에 부착될 수 있는 것을 고려하지만, 한 실시양태에서, 가이드 트랙은 상기 제1 기판 상에 위치한다. 본 발명이 제2 또는 제3 기판이 가이드 기구와 맞물리도록 구성된 특징부 또는 구조를 갖는 실시양태를 고려하지만, 한 실시양태에서, 본 발명은 제3 기판이 상기 가이드 트랙과 맞물리도록 구성된 엣지를 포함하는 것을 고려한다. 한 실시양태에서, 제2 기판은 상기 가이드 트랙과 맞물리도록 구성된 엣지를 포함한다. 본 발명은 유지 기구가 제1 또는 제2 기판 상에 위치하는 실시양태를 고려하지만, 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제3 기판 상에 위치한다. 이전에 언급한 바와 같이, 다양한 유지 기구가 고려된다. 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된 클립을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 상기 제1 및 제2 기판 사이의 접촉이 유지되도록 하는 조건하에 상기 유지 기구는 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된 클램프를 포함한다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판 상의 구멍과 맞물리도록 구성된 스터드를 포함한다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판의 일부분과 마찰 결합으로 맞물린다. 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 접착제 (예컨대, 라미네이트), 열 스테이크(heat stake), 및 스크류로 이루어진 군으로부터 선택된다.As previously mentioned, a variety of guidance mechanisms are contemplated (discussed herein). In one embodiment, the guide mechanism includes a guide shaft, or a hole, groove, orifice, or other cavity configured to receive the guide shaft. There may be one or more guide shafts or other protrusions on one substrate, and one or more holes, grooves, orifices or other cavities on another substrate may be configured to receive one or more guide shafts or other protrusions. In one embodiment, the guiding mechanism includes a guiding track. The guide track(s) can have any orientation (eg, coming from the top rather than from one side). The present invention contemplates that the guide mechanism may be attached to a first, second or third substrate, but in one embodiment the guide track is located on the first substrate. Although the invention contemplates embodiments wherein the second or third substrate has features or structures configured to engage a guide mechanism, in one embodiment, the invention provides that the third substrate includes an edge configured to engage the guide track. Consider doing it. In one embodiment, the second substrate includes an edge configured to engage the guide track. The present invention contemplates embodiments where the holding mechanism is located on the first or second substrate; however, in one embodiment, the holding mechanism is located on the third substrate. As previously mentioned, a variety of retention mechanisms are contemplated. In one embodiment, the retention mechanism includes a clip configured to engage the first substrate. In another embodiment, the holding mechanism includes a clamp configured to engage the first substrate under conditions such that contact between the first and second substrates is maintained. In yet another embodiment, the retaining mechanism includes a stud configured to engage a hole on the first substrate. In yet another embodiment, the retaining mechanism frictionally engages a portion of the first substrate. In one embodiment, the retaining mechanism is selected from the group consisting of adhesives (eg, laminates), heat stakes, and screws.
본 발명은 시스템의 구성요소가 기재된 바와 같은 (상기 참조) 시스템을 고려하지만, 본 발명은 또한 상기 구성요소가 특정한 방식으로 배열, 부착 또는 연결된 조립체를 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 a) 제1 유체 포트 및 가이드 기구를 포함하고 제2 기판에 대해 그와 접촉하여 위치하는 제1 기판, b) 제2 유체 포트를 포함하고 캐리어에 의해 지지되는 제2 기판, c) 상기 제1 기판의 상기 가이드 기구와 맞물리는 일부분을 포함하는 캐리어를 포함하고, 여기서 상기 제1 및 제2 포트는 유체 소통을 허용하도록 정렬되는 것인 조립체를 고려한다. 본 발명은 유지 기구가 상기 제1 또는 제2 기판 상에 위치하는 실시양태를 고려하지만, 한 실시양태에서, 상기 캐리어가 상기 제1 및 제2 기판 사이의 상기 접촉을 유지하기 위한 유지 기구를 추가로 포함한다. 다양한 가이드 기구가 고려되지만 (본원에 기재되지만), 한 실시양태에서, 가이드 기구는 가이드 트랙을 포함한다. 본 발명은 단일 가이드 트랙으로 제한되지 않고, 2개 이상의 가이드 트랙이 사용될 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서 가이드 트랙은 상기 제1 기판의 1개 이상의 측면 상에 위치한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 기판과 맞물리는 캐리어 부분은 상기 가이드 트랙과 맞물리도록 구성된 1개 이상의 엣지를 포함한다.Although the invention contemplates a system in which the components of the system are as described (see above), the invention also contemplates an assembly in which the components are arranged, attached or connected in a particular manner. In one embodiment, the invention provides a) a first substrate comprising a first fluid port and a guide mechanism and positioned in contact with and relative to a second substrate, b) a substrate comprising a second fluid port and supported by a carrier. Consider an assembly comprising: two substrates, c) a carrier including a portion engaging the guide mechanism of the first substrate, wherein the first and second ports are aligned to allow fluid communication. The present invention contemplates embodiments in which a retaining mechanism is positioned on the first or second substrate, but in one embodiment, the carrier further adds a retaining mechanism for maintaining the contact between the first and second substrates. Included as. A variety of guiding mechanisms are contemplated (and described herein), but in one embodiment, the guiding mechanism includes a guide track. The present invention is not limited to a single guide track, and two or more guide tracks may be used. For example, in one embodiment a guide track is located on one or more sides of the first substrate. In one embodiment, the carrier portion that engages the first substrate includes one or more edges configured to engage the guide track.
다양한 유지 기구가 고려되지만 (본원에 기재되지만), 조립체의 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된 클립을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된 클램프를 포함한다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판 상의 구멍과 맞물리도록 구성된 스터드를 포함한다. 특별한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판의 일부분과 마찰 결합으로 맞물린다. 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 접착제 (예컨대 비제한적으로 라미네이트), 열 스테이크, 및 스크류로 이루어진 군으로부터 선택된다.Although various retention mechanisms are contemplated (and described herein), in one embodiment of the assembly, the retention mechanism includes a clip configured to engage the first substrate. In another embodiment, the retaining mechanism includes a clamp configured to engage the first substrate. In yet another embodiment, the retaining mechanism includes a stud configured to engage a hole on the first substrate. In a particular embodiment, the retaining mechanism frictionally engages a portion of the first substrate. In one embodiment, the retaining mechanism is selected from the group consisting of adhesives (such as, but not limited to, laminates), heat stakes, and screws.
본 발명은 또한 3개의 기판을 포함하는 유체 포트를 함께 모음으로써 유체 연결을 정립하는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 a) 제1 유체 포트를 포함하는 제1 기판, 제2 유체 포트를 포함하는 제2 기판, 상기 제2 기판을 지지하도록 구성된 제3 기판, 및 가이드 기구를 제공하는 단계; b) 상기 제1 및 제2 포트를 상기 가이드 기구에 의해 정렬시키는 단계; 및 c) 상기 제1 및 제2 기판 사이에서 유체 연결이 정립되도록 하는 조건하에 상기 제1 포트와 상기 제2 포트를 접촉시키는 단계를 포함하는, 유체 연결을 정립하는 방법을 고려한다. 이 3개 기판 방법의 한 실시양태에서, 상기 제2 기판은 접합 표면을 포함하는 미소유체 장치를 포함하고, 상기 제2 유체 포트는 상기 접합 표면 상에 위치하고 상기 접합 표면 위로 돌출된 점적을 포함한다. 이 실시양태에서 추가로, 상기 제1 기판은 접합 표면을 포함하고, 상기 제1 유체 포트는 상기 접합 표면 상에 위치하고 돌출 점적을 포함한다. 이 실시양태에서 여전히 추가로, 단계 c)의 상기 접촉은 상기 제1 및 제2 유체 포트가 유체 연결을 정립할 때 점적-대-점적 연결을 유발한다. 상기 점적-대-점적 연결은 공기가 1개 이상의 유체 주입 포트로 들어가는 것을 허용하지 않는 것이 바람직하다.The present invention also contemplates a method of establishing a fluidic connection by bringing together fluidic ports comprising three substrates. In one embodiment, the invention provides a) a first substrate comprising a first fluid port, a second substrate comprising a second fluid port, a third substrate configured to support the second substrate, and a guide mechanism. step; b) aligning the first and second ports by the guide mechanism; and c) contacting the first port and the second port under conditions such that a fluid connection is established between the first and second substrates. In one embodiment of this three substrate method, the second substrate comprises a microfluidic device comprising a bonding surface, and the second fluid port is located on the bonding surface and includes a droplet protruding above the bonding surface. . Additionally in this embodiment, the first substrate includes a bonding surface, and the first fluid port is located on the bonding surface and includes a protruding droplet. Still further in this embodiment, the contacting of step c) results in a drop-to-drop connection when the first and second fluid ports establish a fluid connection. Preferably, the drop-to-drop connection does not allow air to enter one or more fluid injection ports.
다시, 다양한 가이드 기구가 본원에서 고려되고 기재된다. 한 실시양태에서, 가이드 기구는 가이드 트랙을 포함한다. 본 발명은 가이드 트랙이 상기 제1, 제2 또는 제3 기판 상에 위치하는 것을 고려하지만, 바람직한 실시양태에서, 가이드 트랙이 상기 제1 기판 상에 위치한다. 한 실시양태에서, 제3 기판은 상기 가이드 트랙과 맞물리도록 구성된 엣지를 포함한다. 본 발명이 정렬을 위한 특별한 기술로 제한되는 것으로 의도되지 않지만, 한 실시양태에서, 본 발명은 단계 b)의 상기 정렬이 상기 가이드 트랙에 의해 상기 제3 기판을 슬라이딩시키는 것을 포함하는 것을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 가이드 트랙은 제1 및 제2 구획을 포함하고, 상기 제1 구획은 단계 b)의 정렬을 지지하도록 형성되고, 상기 제2 구획은 단계 c)의 접촉을 지지하도록 형성된다. 한 실시양태에서, 상기 제1 구획은 선형이고, 상기 제2 구획은 곡선형이다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 상기 가이드 기구는 상기 제3 기판이 단계 d) 동안에 회전하거나 피벗하는 기구를 포함한다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 상기 가이드 기구는 힌지, 이음부, 또는 피벗 지점을 포함한다.Again, various guide mechanisms are considered and described herein. In one embodiment, the guiding mechanism includes a guiding track. The invention contemplates that the guide track is located on the first, second or third substrate, but in a preferred embodiment the guide track is located on the first substrate. In one embodiment, the third substrate includes an edge configured to engage the guide track. Although the invention is not intended to be limited to any particular technique for alignment, in one embodiment, the invention contemplates that the alignment of step b) comprises sliding the third substrate by the guide track. In one embodiment, the guide track comprises first and second sections, the first section being configured to support the alignment of step b) and the second section being configured to support the contacting of step c). . In one embodiment, the first section is linear and the second section is curved. In yet another embodiment, the guiding mechanism comprises a mechanism by which the third substrate rotates or pivots during step d). For example, in one embodiment, the guiding mechanism includes a hinge, joint, or pivot point.
본 발명은 유지 기구가 제1 또는 제2 기판 상에 위치하는 실시양태를 고려하지만, 한 실시양태에서, 본 발명은 상기 제3 기판이 상기 제1 및 제2 포트의 정렬을 유지하기 위한 유지 기구를 추가로 포함한다. 다시, 다양한 유지 기구가 고려된다. 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된 클립을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 및 제2 기판 사이의 접촉이 유지되도록 하는 조건하에 상기 유지 기구는 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된 클램프를 포함한다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판 상의 구멍과 맞물리도록 구성된 스터드를 포함한다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판의 일부분과 마찰 결합으로 맞물린다. 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 접착제 (예컨대 비제한적으로 라미네이트), 열 스테이크, 및 스크류로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 발명은 또한 제3 기판이 제2 기판을 위한 캐리어인 실시양태를 고려한다.Although the present invention contemplates embodiments wherein the retaining mechanism is positioned on the first or second substrate, in one embodiment, the present invention provides a retaining mechanism for maintaining the alignment of the first and second ports. Additionally includes. Again, a variety of retention mechanisms are contemplated. In one embodiment, the retention mechanism includes a clip configured to engage the first substrate. In one embodiment, the holding mechanism includes a clamp configured to engage the first substrate under conditions such that contact between the first and second substrates is maintained. In yet another embodiment, the retaining mechanism includes a stud configured to engage a hole on the first substrate. In yet another embodiment, the retaining mechanism frictionally engages a portion of the first substrate. In one embodiment, the retaining mechanism is selected from the group consisting of adhesives (such as, but not limited to, laminates), heat stakes, and screws. The invention also contemplates embodiments where the third substrate is a carrier for the second substrate.
한 실시양태에서, 본 발명은 a) 가이드 기구 및 제1 접합 표면 상의 제1 유체 포트를 포함하는 제1 기판, 제2 접합 표면 상의 제2 유체 포트 및 하부 표면을 포함하는 제2 기판, 및 유지 기구 및 상기 가이드 기구와 맞물리기 위한 1개 이상의 엣지를 포함하며 상기 제2 기판의 상기 하부 표면과 접촉하는 캐리어를 제공하는 단계; b) 상기 제1 기판의 상기 가이드 기구를 상기 캐리어의 1개 이상의 엣지와 맞물리게 하는 단계; c) 상기 제1 및 제2 포트를 상기 가이드 기구에 의해 정렬시키는 단계; d) 상기 제1 포트가 상기 제2 포트와 접촉하여 상기 제1 및 제2 기판 사이에서 유체 연결이 정립되도록 하는 조건하에, 상기 제1 접합 표면과 상기 제2 접합 표면을 접촉시키는 단계를 포함하는, 유체 연결을 정립하는 방법을 고려한다. 이 방법의 한 실시양태에서, 상기 제2 유체 포트는 상기 제2 기판의 상기 접합 표면 위로 돌출된 점적을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 유체 포트는 돌출 점적을 포함한다. 한 실시양태에서, 단계 d)의 상기 접촉은 상기 제1 및 제2 유체 포트가 유체 연결을 정립할 때 점적-대-점적 연결을 유발한다. 상기 점적-대-점적 연결은 공기가 1개 이상의 유체 주입 포트로 들어가는 것을 허용하지 않는 것이 바람직하다. 다양한 가이드 기구가 고려되지만, 한 실시양태에서, 가이드 기구는 가이드 트랙을 포함한다. 본 발명은 1개의 가이드 트랙만이 있는 실시양태로 제한되지 않으며, 2개 이상의 가이드 트랙이 사용될 수 있다. 한 실시양태에서, 가이드 트랙은 상기 제1 기판의 1개 이상의 측면 상에 위치한다. 바람직한 실시양태에서, 캐리어는 상기 가이드 트랙과 맞물리도록 구성된 1개 이상의 엣지를 포함한다. 다양한 정렬 접근법이 고려되지만, 한 실시양태에서, 단계 c)의 상기 정렬은 상기 가이드 트랙에 의해 상기 캐리어를 슬라이딩시키는 것을 포함한다. 가이드 트랙에 대한 다양한 디자인 및 형태가 고려되지만, 한 실시양태에서, 상기 가이드 트랙은 제1 및 제2 구획을 포함하고, 상기 제1 구획은 단계 c)의 정렬을 지지하도록 형성되고, 상기 제2 구획은 단계 d)의 접촉을 지지하도록 형성된다. 한 실시양태에서, 상기 제1 구획은 선형이고, 상기 제2 구획은 곡선형이다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 상기 가이드 기구는 상기 캐리어가 단계 d) 동안에 회전하거나 피벗하는 기구를 포함한다. 이 실시양태에서, 상기 가이드 기구는 힌지, 이음부, 소켓 또는 다른 피벗 지점을 포함할 수 있다.In one embodiment, the invention provides a) a first substrate comprising a guide mechanism and a first fluid port on the first bonding surface, a second substrate comprising a bottom surface and a second fluid port on the second bonding surface, and a retaining surface. providing a carrier in contact with the lower surface of the second substrate and including one or more edges for engaging a mechanism and the guide mechanism; b) engaging the guide mechanism of the first substrate with one or more edges of the carrier; c) aligning the first and second ports by the guide mechanism; d) contacting the first bonding surface and the second bonding surface under conditions such that the first port contacts the second port to establish a fluid connection between the first and second substrates. , consider how to establish fluid connections. In one embodiment of this method, the second fluid port comprises a droplet that protrudes above the bonding surface of the second substrate. In one embodiment, the first fluid port includes a protruding droplet. In one embodiment, the contacting of step d) results in a drop-to-drop connection when the first and second fluid ports establish a fluid connection. Preferably, the drop-to-drop connection does not allow air to enter one or more fluid injection ports. A variety of guiding mechanisms are contemplated, but in one embodiment, the guiding mechanism includes a guiding track. The invention is not limited to embodiments with only one guide track; two or more guide tracks may be used. In one embodiment, guide tracks are located on one or more sides of the first substrate. In a preferred embodiment, the carrier comprises at least one edge configured to engage the guide track. Various alignment approaches are contemplated, but in one embodiment, the alignment of step c) includes sliding the carrier by the guide track. Various designs and configurations for the guide track are contemplated, but in one embodiment, the guide track includes first and second sections, the first section being configured to support the alignment of step c), and the second section The compartment is formed to support the contact of step d). In one embodiment, the first section is linear and the second section is curved. In yet another embodiment, the guiding mechanism comprises a mechanism by which the carrier rotates or pivots during step d). In this embodiment, the guiding mechanism may include a hinge, joint, socket or other pivot point.
일부 실시양태에서, 단계 d)에서 접촉이 이루어질 때 또는 그 후에 유지 기구는 자동으로 맞물린다. 그러나, 한 실시양태에서, 본 발명은 e) 상기 제1 및 제2 포트의 상기 정렬이 유지되도록 하는 조건하에 상기 유지 기구를 활성화시키는 단계를 추가로 포함한다. 다시, 다양한 유지 기구가 고려된다. 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된 클립을 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 제1 및 제2 기판 사이의 접촉이 유지되도록 하는 조건하에 상기 유지 기구는 상기 제1 기판과 맞물리도록 구성된 클램프를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판 상의 구멍과 맞물리도록 구성된 스터드를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 상기 제1 기판의 일부분과 마찰 결합으로 맞물린다. 한 실시양태에서, 상기 유지 기구는 접착제 (예컨대 비제한적으로 라미네이트), 열 스테이크, 및 스크류로 이루어진 군으로부터 선택된다.In some embodiments, the retaining mechanism automatically engages when or after contact is made in step d). However, in one embodiment, the invention further comprises the step of e) activating the retention mechanism under conditions such that the alignment of the first and second ports is maintained. Again, a variety of retention mechanisms are contemplated. In one embodiment, the retention mechanism includes a clip configured to engage the first substrate. In one embodiment, the holding mechanism includes a clamp configured to engage the first substrate under conditions such that contact between the first and second substrates is maintained. In one embodiment, the retaining mechanism includes a stud configured to engage a hole on the first substrate. In one embodiment, the retaining mechanism frictionally engages a portion of the first substrate. In one embodiment, the retaining mechanism is selected from the group consisting of adhesives (such as, but not limited to, laminates), heat stakes, and screws.
본 발명은 또한 세포를 관류시키기 위한 장치, 예컨대 유체 저장소에 압력을 인가하여 유체 (예를 들어, 배양 배지)의 흐름을 생성하는 장치를 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 통합된 밸브를 포함하는 압력 매니폴드를 이동시키도록 구성된 작동 조립체를 포함하는 장치를 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 장치는 엘라스토머성 막을 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 밸브는 슈레이더 밸브를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 압력 매니폴드는 압력 지점을 갖는 접합 표면을 포함한다. 한 실시양태에서, 장치는 압력 제어기를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 압력 제어기는 상기 압력 지점을 통해 압력을 인가하도록 구성된다. 한 실시양태에서, 상기 작동 조립체는 상기 압력 매니폴드에 작동가능하게 연결된 기압식 실린더를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 미소유체 장치 또는 칩이 상기 접합 표면과 맞물릴 때, 상기 접합 표면이 미소유체 장치 또는 칩을 정렬시키도록 구성된 정렬 특징부를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 장치는 세포를 관류시키기 위한 배양 모듈이다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 관류 매니폴드 조립체와 맞물린다 (상기 정렬 특징부는 관류 매니폴드 조립체를 정렬시키도록 구성됨). 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.The invention also contemplates devices for perfusing cells, such as devices that create a flow of fluid (e.g., culture medium) by applying pressure to a fluid reservoir. In one embodiment, the present invention contemplates an apparatus comprising an actuating assembly configured to move a pressure manifold comprising an integrated valve. In one embodiment, the device further comprises an elastomeric membrane. In one embodiment, the valve comprises a Schrader valve. In one embodiment, the pressure manifold includes an abutment surface having pressure points. In one embodiment, the device further includes a pressure controller. In one embodiment, the pressure controller is configured to apply pressure through the pressure point. In one embodiment, the actuation assembly includes a pneumatic cylinder operably connected to the pressure manifold. In one embodiment, the bonding surface further comprises an alignment feature configured to align the microfluidic device or chip when the microfluidic device or chip engages the bonding surface. In one embodiment, the device is a culture module for perfusing cells. In one embodiment, the microfluidic chip engages a perfusion manifold assembly (the alignment features are configured to align the perfusion manifold assembly). In one embodiment, the microfluidic chip includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device includes cells on a membrane and/or in or on a channel.
본 발명은 또한 압력을 전달하기 위한 장치가 다수개의 미소유체 장치에 연결된 것인 시스템을 고려하고, 더욱 바람직하게는, 다수개의 미소유체 장치 (예컨대, 본원에서 논의된 관류 일회용품의 다양한 실시양태)는 동시에 연결된다 (그러나, 이들은 원하는 경우 개별적으로 또는 순차적으로 연결될 수 있음). 한 실시양태에서, 본 발명은 a) 통합된 밸브를 포함하는 압력 매니폴드를 이동시키도록 구성된 작동 조립체를 포함하는 장치를 포함하며, 상기 압력 매니폴드가 b) 다수개의 미소유체 장치 (예컨대, 본원에서 논의된 관류 일회용품의 다양한 실시양태)와 접촉하는 것인 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 압력 매니폴드는 엘라스토머성 막을 추가로 포함하고, 상기 엘라스토머성 막은 상기 미소유체 장치와 접촉한다. 한 실시양태에서, 상기 미소유체 장치는 관류 일회용품이다. 한 실시양태에서, 상기 밸브는 슈레이더 밸브를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 각각의 미소유체 장치는 다수개의 포트를 갖는 커버를 포함하는 커버 조립체로 커버되고, 상기 압력 매니폴드는 커버 상의 포트에 상응하는 압력 지점을 갖는 접합 표면을 포함하고, 압력 매니폴드의 접합 표면의 압력 지점이 커버 조립체의 상기 포트와 접촉한다. 한 실시양태에서, 상기 포트는 여과기 및 개스킷에서의 상응하는 구멍과 회합되는 관통-구멍 포트를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 장치는 압력 제어기를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 압력 제어기는 상기 압력 지점을 통해 압력을 인가하도록 구성된다. 한 실시양태에서, 상기 작동 조립체는 상기 압력 매니폴드에 작동가능하게 연결된 기압식 실린더를 포함한다. 한 실시양태에서, 압력 매니폴드의 상기 접합 표면은 상기 미소유체 장치가 상기 접합 표면과 맞물릴 때 미소유체 장치를 정렬시키도록 구성된 정렬 특징부를 추가로 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 상기 장치는 세포를 관류시키기 위한 배양 모듈이다. 이러한 배양 모듈의 한 실시양태에서, 배양 모듈은 1개 이상의 트레이를 수용하도록 구성되고, 각각의 트레이는 다수개의 미소유체 장치를 포함한다. 한 실시양태에서, 배양 모듈은 상기 배양 모듈을 제어하기 위한 사용자 접속부를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 각각의 트레이는 다수개의 관류 매니폴드 조립체를 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 각각의 관류 매니폴드 조립체와 맞물린다 (압력 매니폴드 접합 표면의 정렬 특징부는 각각의 관류 매니폴드 조립체를 정렬시키도록 구성됨). 한 실시양태에서, 미소유체 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.The present invention also contemplates systems wherein the device for transmitting pressure is connected to a plurality of microfluidic devices, and more preferably, the plurality of microfluidic devices (e.g., the various embodiments of perfusion disposables discussed herein). are connected simultaneously (however, they can be connected individually or sequentially if desired). In one embodiment, the invention comprises a device comprising a) an actuating assembly configured to move a pressure manifold comprising an integrated valve, the pressure manifold b) a plurality of microfluidic devices (e.g., as disclosed herein). Consider a system that is in contact with (various embodiments of perfusion disposables discussed in). In one embodiment, the pressure manifold further comprises an elastomeric membrane, and the elastomeric membrane is in contact with the microfluidic device. In one embodiment, the microfluidic device is a perfusion disposable device. In one embodiment, the valve comprises a Schrader valve. In one embodiment, each microfluidic device is covered with a cover assembly comprising a cover having a plurality of ports, the pressure manifold comprising an abutment surface having pressure points corresponding to ports on the cover, and the pressure manifold A pressure point on the mating surface of the fold contacts the port of the cover assembly. In one embodiment, the port comprises a through-hole port that mates with corresponding holes in the strainer and gasket. In one embodiment, the device further includes a pressure controller. In one embodiment, the pressure controller is configured to apply pressure through the pressure point. In one embodiment, the actuation assembly includes a pneumatic cylinder operably connected to the pressure manifold. In one embodiment, the abutment surface of the pressure manifold further comprises an alignment feature configured to align the microfluidic device when the microfluidic device engages the abutment surface. In a preferred embodiment, the device is a culture module for perfusing cells. In one embodiment of this culture module, the culture module is configured to receive one or more trays, each tray comprising a plurality of microfluidic devices. In one embodiment, the culture module further includes a user interface for controlling the culture module. In one embodiment, each tray includes multiple perfusion manifold assemblies. In one embodiment, the microfluidic chip engages each perfusion manifold assembly (the alignment features of the pressure manifold mating surface are configured to align each perfusion manifold assembly). In one embodiment, the microfluidic chip includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device includes cells on a membrane and/or in or on a channel.
본 발명은 또한 배양 모듈을 이용하여 세포 (예를 들어, 본원에서 논의된 관류 일회용품의 다양한 실시양태와 같은 미소유체 장치의 미소채널에 있는 세포, 여기서 본원에 기재된 유형의 시딩 가이드를 이용하거나 이용하지 않고 세포를 먼저 상기 미소유체 장치에 시딩함)를 관류시키는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 A) a) i) 압력 매니폴드에 대해 다수개의 미소유체 장치를 이동시키도록 구성된 작동 조립체, ii) 압력 지점을 갖는 접합 표면을 포함하는 압력 매니폴드를 포함하는 배양 모듈; 및 b) 다수개의 미소유체 장치를 제공하고, 상기 각각의 미소유체 장치는 i) 살아있는 세포를 포함하는 1개 이상의 미소채널, ii) 배양 배지를 포함하는 1개 이상의 저장소, 및 iii) 압력 매니폴드 접합 표면 상의 압력 지점에 상응하는 포트를 갖는 커버를 포함하며 상기 1개 이상의 저장소 위에 있는 커버 조립체를 포함하는 것인 단계; B) 상기 다수개의 미소유체 장치를 상기 배양 모듈 상에 또는 내에 설치하는 단계; 및 C) 상기 다수개의 미소유체 장치의 각각의 미소유체 장치의 커버 상에 있는 상기 포트와 상기 압력 매니폴드의 상기 접합 표면을 동시에 (또는 순차적으로) 접촉시켜, 배양 배지가 상기 저장소로부터 상기 미소유체 장치의 상기 미소채널로 흐르도록 하는 조건하에, 상기 포트가 상기 압력 지점과 접촉하도록 하여, 상기 세포를 관류시키는 단계를 포함하는, 세포를 관류시키는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 다수개의 미소유체 장치는 단계 B) 이전에 1개 이상의 트레이 상에 위치하고, 단계 B)의 상기 설치는 적어도 상기 다수개의 미소유체 장치의 하위 세트를 동시에 상기 배양 모듈에 이동시키는 것을 포함한다. 한 실시양태에서, 단계 C)의 상기 동시 접촉은 작동 조립체를 통해 다수개의 미소유체 장치를 압력 매니폴드의 접합 표면에 대해 위로 이동시키는 것을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 본 발명은 A) a) i) 압력 매니폴드를 이동시키도록 구성된 작동 조립체, ii) 압력 지점을 갖는 접합 표면을 포함하는 압력 매니폴드를 포함하는 배양 모듈; 및 b) 다수개의 미소유체 장치를 제공하고, 상기 각각의 미소유체 장치는 i) 살아있는 (생존가능한) 세포를 포함하는 1개 이상의 미소채널, ii) 배양 배지를 포함하는 1개 이상의 저장소, 및 iii) 압력 매니폴드 접합 표면 상의 압력 지점에 상응하는 포트를 갖는 커버를 포함하며 상기 1개 이상의 저장소 위에 있는 커버 조립체를 포함하는 것인 단계; B) 상기 다수개의 미소유체 장치를 상기 배양 모듈 상에 또는 내에 설치하는 단계; 및 C) 상기 다수개의 미소유체 장치의 각각의 미소유체 장치의 커버 상에 있는 상기 포트와 상기 압력 매니폴드의 상기 접합 표면을 동시에 (또는 순차적으로) 접촉시켜, 배양 배지가 상기 저장소로부터 상기 미소유체 장치의 상기 미소채널로 흐르도록 하는 조건하에, 상기 포트가 상기 압력 지점과 접촉하도록 하여, 상기 세포를 관류시키는 단계를 포함하는, 세포를 관류시키는 방법을 고려한다. 상기 실시양태에서, 다수개의 미소유체 장치는 동시에 연결된다. 그 후, 이들을 압력 매니폴드로부터 동시에 분리하거나 단절시킬 수 있다. 한 실시양태에서, 상기 다수개의 미소유체 장치는 단계 B) 이전에 1개 이상의 트레이 (또는 네스트) 상에 위치하고, 단계 B)의 상기 설치는 적어도 상기 다수개의 미소유체 장치의 하위 세트 (적어도 3개)를 동시에 상기 배양 모듈에 이동시키는 것을 포함한다. 한 실시양태에서, 단계 C)의 상기 동시 접촉은 작동 조립체를 통해 압력 매니폴드의 접합 표면을 상기 다수개의 미소유체 장치의 상기 커버 조립체 상으로 하향 이동시킴으로써 달성된다. 관류 방법의 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 관류 매니폴드 조립체와 맞물리는 미소유체 칩 (예컨대 비제한적으로, 1개 이상의 미소채널 및 포트를 갖는 도 3a에 도시된 미소유체 칩)을 포함하고, 상기 조립체는 i) 1개 이상의 유체 저장소의 상부로서 작용하도록 구성된 커버 또는 덮개, ii) 1개 이상의 유체 저장소, iii) 상기 유체 저장소(들) 아래에서 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, 및 iv) 미소유체 칩과 (직접적으로) 맞물리거나 또는 미소유체 칩을 함유하는 캐리어와 (이를 통해 간접적으로) 맞물리는 돌출 부재 또는 스커트를 포함한다. 관류는 미소유체 칩 내에 함유된 세포의 80% 초과, 및 더욱 바람직하게는 90% 초과, 및 가장 바람직하게는 95% 초과의 생존가능성을 제공하는 (또는 유지하는) 속도로 수행하는 것이 바람직하다. 한 실시양태에서, 조립체는 상기 유체 저장소(들) 아래에 있는 캡핑 층을 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 유체 백플레인은 저항기를 포함한다. 바람직한 실시양태에서, 미소유체 칩 환경은 상기 관류 동안에 멸균성으로 유지된다.The present invention also provides for the use of culture modules to form cells (e.g., cells in the microchannels of a microfluidic device, such as the various embodiments of perfusion disposables discussed herein, with or without seeding guides of the type described herein). Consider a method of perfusing cells without first seeding them into the microfluidic device. In one embodiment, the invention provides A) a culture comprising: a) an actuating assembly configured to move a plurality of microfluidic devices relative to a pressure manifold, ii) a pressure manifold comprising a bonding surface having pressure points; module; and b) a plurality of microfluidic devices, each microfluidic device comprising: i) one or more microchannels containing living cells, ii) one or more reservoirs containing culture medium, and iii) a pressure manifold. comprising a cover assembly over the one or more reservoirs, the cover having ports corresponding to pressure points on the mating surfaces; B) installing the plurality of microfluidic devices on or in the culture module; and C) simultaneously (or sequentially) contacting the port on the cover of each microfluidic device of the plurality of microfluidic devices with the bonding surface of the pressure manifold, so that the culture medium flows from the reservoir to the microfluidic device. A method of perfusing a cell is contemplated, comprising the step of perfusing the cell by bringing the port into contact with the pressure point under conditions that allow flow into the microchannel of a device. In one embodiment, the plurality of microfluidic devices are positioned on one or more trays prior to step B), and the installation of step B) moves at least a subset of the plurality of microfluidic devices simultaneously to the culture module. It includes In one embodiment, the simultaneous contacting of step C) comprises moving the plurality of microfluidic devices upwardly relative to the abutment surface of the pressure manifold through an actuation assembly. In another embodiment, the present invention provides a culture module comprising: a) a) an actuation assembly configured to move a pressure manifold, ii) a pressure manifold comprising an abutment surface having pressure points; and b) a plurality of microfluidic devices, each microfluidic device comprising: i) one or more microchannels containing living (viable) cells, ii) one or more reservoirs containing culture medium, and iii) ) comprising a cover assembly over the one or more reservoirs, including a cover having ports corresponding to pressure points on a pressure manifold mating surface; B) installing the plurality of microfluidic devices on or in the culture module; and C) simultaneously (or sequentially) contacting the port on the cover of each microfluidic device of the plurality of microfluidic devices with the bonding surface of the pressure manifold, so that the culture medium flows from the reservoir to the microfluidic device. A method of perfusing a cell is contemplated, comprising the step of perfusing the cell by bringing the port into contact with the pressure point under conditions that allow flow into the microchannel of a device. In this embodiment, multiple microfluidic devices are connected simultaneously. They can then be simultaneously disconnected or disconnected from the pressure manifold. In one embodiment, the plurality of microfluidic devices are positioned on one or more trays (or nests) prior to step B), and the installation of step B) involves at least a subset (at least three) of the plurality of microfluidic devices. ) and simultaneously moving them to the culture module. In one embodiment, the simultaneous contact of step C) is achieved by moving the mating surface of the pressure manifold downwardly onto the cover assembly of the plurality of microfluidic devices through an actuation assembly. In one embodiment of the perfusion method, the microfluidic device includes a microfluidic chip (such as, but not limited to, the microfluidic chip shown in Figure 3A with one or more microchannels and ports) engaged with a perfusion manifold assembly, The assembly includes i) a cover or shroud configured to act as a top of one or more fluid reservoirs, ii) one or more fluid reservoirs, iii) a fluid backplane in fluid communication with and beneath the fluid reservoir(s), and iv) micro and a protruding member or skirt that engages (directly) a fluid chip or (indirectly) engages a carrier containing a microfluidic chip. Perfusion is preferably performed at a rate that provides (or maintains) viability of greater than 80%, and more preferably greater than 90%, and most preferably greater than 95%, of the cells contained within the microfluidic chip. In one embodiment, the assembly further includes a capping layer underneath the fluid reservoir(s). In one embodiment, the fluid backplane includes a resistor. In a preferred embodiment, the microfluidic chip environment remains sterile during the perfusion.
본 발명은 또한 세포 (예를 들어, 본원에서 논의된 관류 일회용품의 다양한 실시양태와 같은 미소유체 장치의 미소채널에 있는 세포, 여기서 본원에 기재된 유형의 시딩 가이드를 이용하거나 이용하지 않고 세포를 먼저 상기 미소유체 장치에 시딩함)를 관류시키는 동안 압력을 제어하는, 예컨대 한 실시양태에서 압력이 1pKa (+ 또는 - 0.5pKa, 및 더욱 바람직하게는 + 또는 - 0.15pKa)에서 신뢰가능하게 유지되도록 압력을 제어하는 것을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 A) a) 다수개의 미소유체 장치, b) 1개 이상의 압력 작동기를 제공하고, 상기 각각의 미소유체 장치는 i) 살아있는 세포를 포함하는 1개 이상의 미소채널, ii) 배양 배지를 포함하는 1개 이상의 저장소를 포함하는 것인 단계, B) 상기 압력 작동기를 상기 저장소 중 적어도 하나에 커플링시키고, 상기 커플링은 작동된 압력이 상기 살아있는 세포의 적어도 일부의 관류를 조절하도록 적합화된 것인 단계, C) 2개 이상의 압력 설정치 사이에서 상기 1개 이상의 압력 작동기를 켜고, 이로써 상기 세포를 관류시키는 동안 압력을 제어하는 단계를 포함하는, 세포를 관류시키는 동안 압력을 제어하는 방법을 고려한다. 또 다른 실시양태에서, 본 발명은 A) a) i) 압력 매니폴드를 이동시키도록 구성된 작동 조립체, ii) 압력 지점을 갖는 접합 표면을 포함하는 압력 매니폴드, 및 iii) 상기 압력 지점에 압력을 제공하기 위한 1개 이상의 압력 제어기를 포함하는 배양 모듈; 및 b) 다수개의 미소유체 장치를 제공하고, 상기 각각의 미소유체 장치는 i) 살아있는 세포를 포함하는 1개 이상의 미소채널, ii) 배양 배지를 포함하는 1개 이상의 저장소, 및 iii) 압력 매니폴드 접합 표면 상의 압력 지점에 상응하는 포트를 갖는 커버를 포함하며 상기 1개 이상의 저장소 위에 있는 커버 조립체를 포함하는 것인 단계; B) 상기 다수개의 미소유체 장치를 상기 배양 모듈 상에 또는 내에 설치하는 단계; C) 상기 다수개의 미소유체 장치의 각각의 미소유체 장치의 커버 상에 있는 상기 포트와 상기 압력 매니폴드의 상기 접합 표면을 동시에 접촉시켜, 배양 배지가 상기 저장소로부터 상기 미소유체 장치의 상기 미소채널로 흐르도록 하는 조건하에, 상기 포트가 상기 압력 지점과 접촉하도록 하여, 상기 세포를 관류시키는 단계; 및 D) 상기 1개 이상의 압력 제어기를 소정의 기간 동안 끄고 소정의 기간 동안 켜서 (또는 스위치를 끄고 켜서) (또는 2개 이상의 설정치 사이에서 이들을 끄고 켜서), 상기 세포를 관류시키는 동안 압력을 제어하는 단계를 포함하는, 세포를 관류시키는 동안 압력을 제어하는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 스위칭은 설정치 1kPa 내지 0.5kPa 사이에 있어서, 상기 범위 내에서 양호한 변환을 갖는다. 한 실시양태에서, 상기 스위칭은 일부 진보된 방법에서 3가지 수준: 2kPa, 1kPa 및 0kPa을 갖는다. 한 실시양태에서, 상기 압력 제어기를 스위칭 패턴으로 (또는 설정치 사이에서) 끄고 켠다 (예를 들어, 이들을 끄고 켜거나, 또는 설정치 사이에서 정의된 간격으로 반복적으로 끄고 켬). 바람직한 실시양태에서, 스위칭 패턴은 상기 1개 이상의 저장소에서 액체 작용 압력의 평균 값이 원하는 값에 상응하도록 선택된다. 세포의 경우, 원하는 값은 전형적으로 낮다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 스위칭 패턴은 평균 기체 압력이 1 kPa 미만으로 유지되도록 선택된다. 관류 및 압력 제어 방법의 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 관류 매니폴드 조립체와 맞물리는 미소유체 칩 (예컨대 비제한적으로, 1개 이상의 미소채널 및 포트를 갖는 도 3a에 도시된 미소유체 칩)을 포함하고, 상기 조립체는 i) 1개 이상의 유체 저장소의 상부로서 작용하도록 구성된 커버 또는 덮개, ii) 1개 이상의 유체 저장소, iii) 상기 유체 저장소(들) 아래에서 그와 유체 소통하는 유체 백플레인, 및 iv) 미소유체 칩과 (직접적으로) 맞물리거나 또는 미소유체 칩을 함유하는 캐리어와 (이를 통해 간접적으로) 맞물리는 돌출 부재 또는 스커트를 포함한다. 관류는 미소유체 칩 내에 함유된 세포의 80% 초과, 및 더욱 바람직하게는 90% 초과, 및 가장 바람직하게는 95% 초과의 생존가능성을 제공하는 속도로 수행하는 것이 바람직하다. 한 실시양태에서, 조립체는 상기 유체 저장소(들) 아래에 있는 캡핑 층을 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 유체 백플레인은 저항기를 포함한다. 한 실시양태에서, 커버 또는 덮개 상의 포트는 여과기와 회합된다. 한 실시양태에서, 여과기는 0.2 마이크로미터, 0.4 마이크로미터 또는 25 마이크로미터 여과기이다. 바람직한 실시양태에서, 미소유체 칩 환경은 상기 관류 동안에 멸균성으로 유지된다. 한 실시양태에서, 압력 조절기의 켜짐 및 꺼짐의 사이클링은 압력의 평균 값을 원하는 값에 가깝게 만들지만, 관류 매니폴드 조립체의 덮개에 있는 주입부에 저항성 여과기를 도입함으로써 미소유체 장치 또는 칩에 의해 확인되는 최대값 및 최소값이 원하는 값에 훨씬 더 가깝게 된다.The present invention also provides for cells (e.g., cells in microchannels of a microfluidic device, such as the various embodiments of perfusion disposables discussed herein), wherein the cells are first seeded with or without a seeding guide of the type described herein. seeding the microfluidic device) to control the pressure during perfusion, e.g., in one embodiment, the pressure is reliably maintained at 1 pKa (+ or - 0.5 pKa, and more preferably + or - 0.15 pKa). Consider taking control. In one embodiment, the invention provides A) a) a plurality of microfluidic devices, b) one or more pressure actuators, each microfluidic device comprising: i) one or more microchannels containing living cells, ii ) comprising one or more reservoirs containing culture medium, B) coupling the pressure actuator to at least one of the reservoirs, wherein the coupling is such that the actuated pressure causes perfusion of at least a portion of the living cells. C) switching on said one or more pressure actuators between two or more pressure setpoints, thereby controlling the pressure during perfusion of said cells. Consider ways to control it. In another embodiment, the present invention provides a device comprising: A) a) an actuating assembly configured to move an i) a pressure manifold, ii) a pressure manifold comprising an abutment surface having a pressure point, and iii) applying pressure to the pressure point. a culture module including one or more pressure controllers for providing; and b) a plurality of microfluidic devices, each microfluidic device comprising: i) one or more microchannels containing living cells, ii) one or more reservoirs containing culture medium, and iii) a pressure manifold. comprising a cover assembly over the one or more reservoirs, the cover having ports corresponding to pressure points on the mating surfaces; B) installing the plurality of microfluidic devices on or in the culture module; C) Simultaneously contacting the port on the cover of each microfluidic device of the plurality of microfluidic devices with the bonding surface of the pressure manifold, so that culture medium flows from the reservoir into the microchannel of the microfluidic device. perfusing the cells by bringing the port into contact with the pressure point under flow conditions; and D) turning the one or more pressure controllers off for a predetermined period and on (or switching them on and off) for a predetermined period (or switching them on and off between two or more settings) to control pressure while perfusing the cells. Consider a method of controlling pressure while perfusing cells, comprising: In one embodiment, the switching is between a setpoint of 1 kPa and 0.5 kPa, with good conversion within that range. In one embodiment, the switching has three levels: 2 kPa, 1 kPa and 0 kPa in some advanced methods. In one embodiment, the pressure controller is turned on and off (or between set points) in a switching pattern (e.g., turns them off and on, or turns them off and on repeatedly at defined intervals between set points). In a preferred embodiment, the switching pattern is selected such that the average value of the liquid operating pressure in said one or more reservoirs corresponds to the desired value. For cells, the desired values are typically low. For example, in one embodiment, the switching pattern is selected to maintain the average gas pressure below 1 kPa. In one embodiment of the perfusion and pressure control method, the microfluidic device includes a microfluidic chip (such as, but not limited to, the microfluidic chip shown in FIG. 3A having one or more microchannels and ports) that engages a perfusion manifold assembly. wherein the assembly comprises i) a cover or shroud configured to act as a top of one or more fluid reservoirs, ii) one or more fluid reservoirs, iii) a fluid backplane under and in fluid communication with said fluid reservoir(s), and iv) a protruding member or skirt which engages (directly) with the microfluidic chip or (via which) it engages indirectly with the carrier containing the microfluidic chip. Perfusion is preferably performed at a rate that provides viability of greater than 80%, and more preferably greater than 90%, and most preferably greater than 95% of the cells contained within the microfluidic chip. In one embodiment, the assembly further includes a capping layer underneath the fluid reservoir(s). In one embodiment, the fluid backplane includes a resistor. In one embodiment, the port on the cover or lid is associated with a strainer. In one embodiment, the filter is a 0.2 micrometer, 0.4 micrometer, or 25 micrometer filter. In a preferred embodiment, the microfluidic chip environment remains sterile during the perfusion. In one embodiment, cycling the pressure regulator on and off brings the average value of the pressure close to the desired value, but confirmed by a microfluidic device or chip by introducing a resistive filter into the inlet portion of the cover of the perfusion manifold assembly. The resulting maximum and minimum values are much closer to the desired values.
압력 덮개는 미소유체 장치 내에서 또는 달리 그와 회합되어 1개 이상의 유체 공급원 (예를 들어, 저장소)의 가압을 허용하는 장치로서 고려된다. 한 실시양태에서, 본 발명은 압력 매니폴드와 맞물리도록 구성된 다수개의 포트를 포함하는 압력 덮개를 고려한다. 한 실시양태에서, 포트는 여과기와 회합된다. 한 실시양태에서, 덮개는 개스킷과 회합된다. 한 실시양태에서, 압력 덮개는 이동가능하거나 또는 미소유체 장치에 제거가능하게 부착되어, 내부에서 부재 (예를 들어, 저장소)로의 개선된 접근을 가능하게 한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 a) 압력 매니폴드와 맞물리도록 구성된 다수개의 포트를 포함하는 압력 덮개, 유체 공급원을 포함하는 미소유체 장치, 및 압력 매니폴드를 제공하는 단계; b) 상기 압력 덮개를 상기 유체 공급원 위에 위치시켜셔, 위치된 압력 덮개를 생성하는 단계; 및 c) 상기 유체 공급원으로부터의 유체가 상기 미소유체 장치 내로 또는 그를 통해 이동하도록 압력이 상기 포트를 통해 인가되는 조건하에, 상기 위치된 압력 덮개를 상기 압력 매니폴드와 맞물리게 하는 단계를 포함하는 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 방법은 d) 상기 압력 매니폴드로부터 상기 위치된 압력 덮개를 분리하는 단계를 추가로 포함한다. 그 후, 압력 덮개를 (임의적으로) 제거할 수 있고, 미소유체 장치를 덮개없이 사용할 수 있다. A pressure shroud is contemplated as a device within or otherwise associated with a microfluidic device that allows pressurization of one or more fluid sources (e.g., reservoirs). In one embodiment, the present invention contemplates a pressure shroud comprising a plurality of ports configured to engage a pressure manifold. In one embodiment, the port is associated with a strainer. In one embodiment, the cover is associated with a gasket. In one embodiment, the pressure cover is movable or removably attached to the microfluidic device, allowing improved access to elements (e.g., reservoirs) from within. In one embodiment, the present invention provides a method comprising: a) providing a pressure shroud comprising a plurality of ports configured to engage a pressure manifold, a microfluidic device comprising a fluid source, and a pressure manifold; b) positioning the pressure shroud over the fluid source, creating a positioned pressure shroud; and c) engaging the positioned pressure shroud with the pressure manifold under conditions where pressure is applied through the port to cause fluid from the fluid source to move into or through the microfluidic device. Consider. In one embodiment, the method further comprises d) disconnecting the positioned pressure shroud from the pressure manifold. The pressure cover can then (optionally) be removed and the microfluidic device can be used without the cover.
본 발명은 또한 a) 미소유체 장치와 접속하기 위한 장비, b) i) 1개 이상의 유체 저장소 및 ii) 1개 이상의 장비-접속 포트 및 1개 이상의 저장소-접속 포트를 포함하는 압력 덮개를 포함하거나 그와 유체 소통하는 미소유체 장치를 포함하는 시스템이며, 여기서 상기 압력 덮개는 장비-대면 포트 중 적어도 1개와 저장소-대면 포트 중 적어도 1개 사이에 압력을 전달하도록 적합화된 것인 시스템을 고려한다. 한 실시양태에서, 상기 장비는 (이동하는 또는 이동하지 않는) 압력 매니폴드를 포함한다. 한 실시양태에서, 1개 이상의 유체 저장소는 카트리지에 배치되고, 상기 카트리지는 상기 미소유체 장치와 유체 소통한다. 한 실시양태에서, 1개 이상의 유체 저장소는 상기 미소유체 장치에 배치된다.The invention also includes a) equipment for interfacing with a microfluidic device, b) a pressure cover comprising i) one or more fluid reservoirs and ii) one or more equipment-access ports and one or more reservoir-connection ports. A system comprising a microfluidic device in fluid communication therewith, wherein the pressure shroud is adapted to transfer pressure between at least one of the device-facing ports and at least one of the reservoir-facing ports. . In one embodiment, the equipment includes a pressure manifold (moving or non-moving). In one embodiment, one or more fluid reservoirs are disposed in a cartridge, the cartridge being in fluid communication with the microfluidic device. In one embodiment, one or more fluid reservoirs are disposed in the microfluidic device.
본 발명은 또한 장치로서 1개 이상의 장비-접속 포트 및 1개 이상의 저장소-접속 포트를 포함하는 압력 덮개를 고려하며, 상기 압력 덮개는 장비-대면 포트 중 적어도 1개와 저장소-대면 포트 중 적어도 1개 사이에 압력을 전달하도록 적합화되고, 상기 압력 덮개는 적어도 1개의 유체 저장소와의 압력 접속을 형성하도록 적합화된다.The present invention also contemplates as a device a pressure shroud comprising one or more equipment-facing ports and one or more reservoir-facing ports, wherein the pressure shroud comprises at least one of the equipment-facing ports and at least one of the reservoir-facing ports. and the pressure shroud is adapted to form a pressure connection with at least one fluid reservoir.
본 발명은 또한 장치로서 1개 이상의 채널을 포함하는 압력 덮개를 고려하며, 각각의 채널은 장비-접속 말단 및 저장소-접속 말단을 포함하고, 상기 채널은 장비와 유체 저장소 사이에 압력을 전달하도록 구성된다.The present invention also contemplates as a device a pressure shroud comprising one or more channels, each channel comprising an equipment-connected end and a reservoir-connected end, the channels configured to transfer pressure between the equipment and the fluid reservoir. do.
도 1a는 저장소 (저장소 바디는 예를 들어 아크릴로 제조될 수 있음)의 커버 (또는 커버 조립체), 백플레인 위에 위치하는 저장소, 저장소와 유체 소통하는 백플레인, 1개 이상의 주입, 배출 및 (임의적인) 진공 포트, 및 1개 이상의 미소채널을 갖는 대표적인 미소유체 장치 또는 "칩" (이는 예를 들어 플라스틱, 예컨대 PDMS로 제작될 수 있음)과 맞물리기 위한 사이드 트랙을 갖는 스커트, 칩 캐리어 (예를 들어, 열가소성 중합체, 예컨대 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS)으로 제작될 수 있음)의 한 실시양태 다음에 (그러나 안에는 아님) 도시된 칩, 칩을 지지하고 보유하도록 구성된, 예를 들어 칩이 공동 내에 들어맞도록 하는 치수를 갖는 캐리어를 도시하는, 관류 매니폴드 조립체의 한 실시양태의 분해도이다. 도 1b는 저장소 상에 및 위에 있는 커버, 및 관류 매니폴드 조립체의 스커트에 완전히 연결되어 저장소와 유체 소통하는 칩 캐리어 내부에 있는 칩을 갖는, 관류 매니폴드 조립체의 동일한 실시양태이다. 한 실시양태에서, 각각의 칩은 2개의 주입구, 2개의 배출구 및 (임의적으로) 진공 스트레치를 위한 2개의 연결부를 갖는다. 한 실시양태에서, 칩이 유체 소통하게 하면, 이들이 한 번에 하나씩 연결되는 것이 아니라 한 번의 동작으로 6개 모두가 연결된다. 도 1c는 캡핑 층에 의해 유체적으로 밀봉되고 스커트 위에 위치하는 유체 백플레인 (유체 저항기를 포함함) 위에 위치하는 저장소를 포함하는, 관류 매니폴드 조립체의 한 실시양태의 분해도 (구성요소들이 조립되기 전임)이며, 각각의 조각은 서로에 대해 들어맞는 치수를 갖는다. 한 실시양태에서, 스커트는 2개의 개방 공간이 접경하거나 이들을 한정하는 구조 (예를 들어, 중합체로 제조됨)를 가지며, 상기 공간 중 하나는 내부에 칩을 갖는 캐리어를 수용하도록 구성된다. 한 실시양태에서, 스커트는 1개의 개방 공간, 및 캐리어를 수용하기 위한 제2 개방 공간을 한정하도록 외부로 연장된 2개의 "아암"을 완전히 둘러싸는 구조를 갖는다. 한 실시양태에서, 2개의 아암은 캐리어 엣지와 슬라이딩 가능하게 맞물리는 사이드 트랙을 갖는다.
도 2a는 압력 커버 또는 압력 덮개를 포함하는 커버 조립체의 한 실시양태의 분해도이다. 도시된 실시양태에서, 압력 덮개는 여과기 및 개스킷에서의 상응하는 구멍과 회합되는 다수개의 포트 (예를 들어, 관통-구멍 포트)를 포함한다. 개스킷에 있는 구멍의 도시된 디자인은 개스킷이 도시된 여과기를 제 위치에서 유지하도록 보조하기 위해 의도된다. 대안적인 실시양태에서, 개스킷 개구부는 덮개에 있는 개구부와 상이한 형태를 이용할 수 있다. 예를 들어, 개스킷은 유체 또는 압력 밀봉부를 형성하도록 의도된 1개 이상의 저장소의 외형을 따르도록 성형될 수 있다. 일부 실시양태에서, 다수개의 개스킷을 이용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 여과기 및/또는 개스킷은 접착제, 열 스테이크, 결합 (초음파, 용매-보조된, 레이저 용접)을 이용하여 고정되거나, 클램핑되거나, 또는 덮개 및/또는 추가의 기판의 부재에 의해 포획될 수 있다. 도시된 압력 덮개가 관통-구멍 포트를 포함하지만, 대안적인 실시양태는 적어도 1개의 상부 표면 포트에서 1개 이상의 하부 표면 포트로 경유하는 1개 이상의 채널을 포함하며, 상기 하부 표면 포트가 상부 표면 포트 바로 아래에 있을 필요는 없다. 도 2b는 커버 내부에 (및 아래에) 여과기 및 개스킷을 갖는, 도 2a에 도시된 커버 조립체와 동일한 실시양태를 도시한다. 도 2c-1은 커버에서 관통-구멍 포트들 둘 다를 둘러싸는 융기부 또는 밀봉 투쓰를 도시하는, 커버 조립체의 한 실시양태의 횡단면도이다. 도 2c-2는 도 2c-1의 한 부분 (원으로 표시)의 확대도이다. 도시된 실시양태에서, 밀봉 투쓰의 횡단면 형태는 사다리꼴 형태이지만, 다른 고려된 실시양태는 다른 투쓰 형태, 예컨대 비제한적으로 반원형, 직사각형, 다각형 및 삼각형을 이용한다. 도 2d는 밀봉 투쓰, 진공 챔버, 및 주입 및 배출 챔버를 도시하는, 저장소 챔버-커버 조립체 밀봉부의 한 실시양태의 상면도이다. 도 2e-1은 커버 개스킷 및 밀봉 투쓰를 도시하는, 저장소와 연결된 커버 조립체 밀봉부의 한 실시양태의 횡단면도이다. 도 2e-2는 도 2e-1의 한 부분 (원으로 표시)의 확대도이다. 압력 매니폴드 (하기에서 논의됨)가 커버 조립체와 맞물림에 따라, 압력이 커버 조립체 (커버 개스킷을 포함)를 밀봉 투쓰로 밀어 넣어, 각각의 저장소 챔버들 사이에 밀봉부를 형성한다.
도 3a는 주입 및 배출 포트를 갖는 2개의 채널, 뿐만 아니라 (임의적인) 진공 포트를 도시하는, 미소유체 장치 또는 칩의 한 실시양태를 도시한다. 도 3b는 내부에 칩이 삽입된 저장소 위에 투명 (또는 반투명) 커버가 있는 것을 특징으로 하는 관류 일회용품 또는 "포드"의 대안적인 실시양태의 상면 개략도이다. 칩을 세포로 시딩한 다음, 관류 일회용품으로의 삽입을 위해 캐리어에 넣을 수 있다. 도 3c는 커버 조립체 상의 포트 및 컷아웃 (시각화, 영상화 등을 위해 삽입된 칩 위에 있음)이 도시된 것을 제외하고는, 도 3b에 도시된 것과 동일한 조립된 관류 일회용품 실시양태의 개략도이다. 도 3d는 도 3c의 동일한 관류 일회용품 실시양태의 개략도이지만, 커버, 저장소, 스커트, 칩 및 캐리어의 관계를 도시하기 위해 조립되지 않았다.
도 4a는 관류 매니폴드 조립체의 한 실시양태의 스커트의 사이드 트랙에 접근하여 있는 (아직 맞물리지 않은) 칩 캐리어 (내부에 칩을 가짐)의 한 실시양태의 측면도를 도시하며, 상기 캐리어는 사이드 트랙의 각진 전면 말단 부분에 매칭되는 각도로 정렬되고, 상기 캐리어는 위로 돌출된 클립으로서 구성된 유지 기구를 포함한다. 이론에 구애되지 않고, 적당히 큰 각도는 삽입 및 정렬 과정 동안에 칩 및/또는 관류 매니폴드 조립체 상에 존재하는 액적의 스미어링 또는 조기 맞물림없이 칩 맞물림을 허용한다. 도 4b는 관류 매니폴드 조립체의 한 실시양태 (아직 상기 조립체에 연결되지 않음)의 스커트의 사이드 트랙과 맞물리는 칩 캐리어 (내부에 칩을 가짐)의 한 실시양태의 측면도를 도시한다. 도 4c는 관류 매니폴드 조립체의 한 실시양태 (아직 상기 조립체에 연결되지 않음)의 스커트의 사이드 트랙과 완전히 맞물리는 칩 캐리어 (내부에 칩을 가짐)의 한 실시양태의 측면도를 도시한다 (화살표는 스냅 핏을 위해 필요한 이동 방향을 도시하고, 이로써 유지 기구가 이동을 방지하도록 맞물림). 도 4d는 관류 매니폴드 조립체에 탈착가능하게 연결된 칩 캐리어 (내부에 칩을 가짐)의 한 실시양태의 측면도를 도시하고, 여기서 유지 기구는 이동을 방지하도록 맞물린다. 탈착가능성 및 임의적으로 재부착가능성이 특정한 적용에서 바람직하지만 (예를 들어, 세포 첨가, 영상화, 다양한 검정 수행이 가능하도록 칩 제거를 허용함), 대안적인 실시양태에서, 상기 연결은 탈착가능하지 않다. 예를 들어, 접착제 층, 글루 및/또는 열 스테이크를 이용하여, 탈착 또는 재부착을 어렵게 할 수 있는 튼튼한 연결을 제공할 수 있다. 도 4e는 단일 동작으로 정렬 및 유체 연결을 제공하기 위해 1) 슬라이딩 동작 (4e-1), 2) 피벗 (4e-2), 및 3) 스냅 핏 (4e-3)을 포함하는, 관류 매니폴드로의 연결 접근법의 한 실시양태를 개략적으로 도시하는 슬라이딩 개요이다. 1) 슬라이딩 단계에서, 유체 포트를 정렬시키기 위해 슬라이딩하는 캐리어에 칩 (또는 다른 미소유체 장치)을 삽입한다. 2) 피벗 단계에서, 포트가 유체와 접촉할 때까지 칩 (또는 다른 미소유체 장치)을 피벗시킨다. 3) 클립 또는 스냅 핏 단계에서, 확실한 밀봉을 제공하기 위해 필요한 힘을 제공한다.
도 5는 작업 흐름의 한 실시양태의 개략도이며 (화살표는 각각의 진행 단계를 도시함), 여기서 칩을 일회용 관류 매니폴드 조립체 ("관류 일회용품")에 연결하고 (예를 들어, 스냅핑하고), 상기 조립체를 다시 배양 모듈 상의 다른 조립체에 위치시키고, 상기 배양 모듈을 인큐베이터에 설치한다. 대안적인 실시양태에서, 배양 모듈은 별도의 인큐베이터의 필요성을 없애기 위해 인큐베이터의 특징 (예를 들어, 열 공급원 및/또는 따뜻하고 습한 공기의 공급원)을 포함할 수 있다. 본 발명은 "일회용품" 실시양태를 고려하지만, 상기 부재는 (대안적으로) 재사용 가능하다 (예를 들어, 비용을 고려하여). 작업 흐름 또는 방법의 추가의 실시양태에서, 칩을 캐리어에 설치할 수 있고, 캐리어를 (하기에서 논의되고 도시된) 시딩 가이드에 설치할 수 있고, 세포를 칩에 시딩할 수 있고, 캐리어를 시딩 가이드로부터 제거할 수 있고, 캐리어를 관류 일회용품과 맞물리게 할 수 있다 (나머지는 도 5에 도시된 작업 흐름과 같음).
도 6은 다수개의 조립체 (연결된 칩을 가짐)가 그 위에 위치한 제거가능한 트레이의 한 실시양태, 그 옆에 트레이에 유지된 각각의 관류 매니폴드 조립체의 커버 상에 있는 포트에 상응하는 접합 표면 상의 압력 지점을 가져서 압력이 압력 제어기를 통해 인가될 수 있도록 이들이 트레이 기구에 의해 함께 놓일 수 있도록 하는, 배양 모듈의 한 실시양태를 도시한다. 이로써, 트레이 기구는 단일 동작으로 모든 관류 매니폴드 조립체를 압력 또는 유량 제어기에 부착시켜 (트레이를 위로 올리건, 아래로 내려 트레이와 만나게 하건 간에), 동시에 연결시킬 수 있다.
도 7은 압력이 압력 제어기 (도시되지 않음)를 통해 인가될 수 있도록 접합 표면까지 위로 이동하는 제거가능한 트레이를 위치시키기 위한 플랫폼을 도시하는, 배양 모듈의 또 다른 실시양태의 측면 개략도이다.
도 8a는 하우징의 외부에 사용자 접속부를 갖는 압력 모듈에 관류 일회용품 (PD)을 수송 및 삽입하기 위한 트레이 (또는 랙) 및 서브-트레이 (또는 네스트)를 도시하는 또 다른 실시양태의 개략도이다. 도 8b는 사용자 접속부를 갖는 배양 모듈의 하우징 내에 삽입된 트레이 (또는 랙)를 도시하는 또 다른 실시양태의 개략도이다. (본 발명의 예로서) 트레이가 여러 개의 제거가능한 서브-트레이를 보유하는 것으로 도시된 네스팅된 디자인은 용도에 따라 다양한 개수의 PD를 제거하거나 보유하도록 하는 융통성을 사용자에게 제공한다. 예를 들어, 사용자는 배지를 보충하거나 트레이에 있는 모든 PD로부터 샘플을 수집하기 위해 모든 트레이를 생물안전성 캐비넷에 옮길 수 있거나, 3개의 PD를 영상화하기 위해 나머지 PD를 온도 및 기체 함량의 측면에서 조절되지 않게 하지는 않고 3개의 PD의 서브-트레이를 현미경 스테이지로 이동시킬 수 있거나, 또는 신중한 검사 또는 교체를 위해 단일 PD를 제거하거나 로딩할 수 있다.
도 9a는 트레이 (또는 랙), 서브-트레이 (또는 네스트), 관류 일회용품 (PD)이 압력 매니폴드 (그러나 그와 맞물리지 않아서, 그들을 제거하기에 충분한 간격을 가짐) 아래에 위치하고, 작동 조립체 (기압식 실린더를 포함함)가 압력 매니폴드 위에 있는, 압력 모듈의 한 실시양태의 내부의 개략도 (개방된 위치)이다. 3개의 미소유체 장치 또는 관류 일회용품을 도시하였지만, 전형적으로 한 번에 더 많이 (예를 들어, 6, 9 또는 12개) 사용된다.
도 9b는 트레이 (또는 랙), 서브-트레이 (또는 네스트), 관류 일회용품 (PD)이 압력 매니폴드 (그와 맞물림) 아래에 위치하고, 작동 조립체 (기압식 실린더 포함)가 압력 매니폴드 위에 있는, 압력 모듈의 한 실시양태의 내부의 개략도 (밀폐된 위치)이다. 다시, 3개의 미소유체 장치 또는 관류 일회용품을 도시하였지만, 전형적으로 한 번에 더 많이 (예를 들어, 6, 9 또는 12개) 사용된다.
도 10a는 몇 개의 PD 맞물림 위치 (이 경우에는 6개의 맞물림 위치)를 갖는 PD 맞물림면 (54)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다. 도 10b는 스프링 셔틀 (55), 밸브 밀봉부 (56) 및 정렬 특징부 (57) (PD가 매니폴드와 정렬되도록 함)를 강조하는, 압력 매니폴드 (50)의 맞물림면 (54)의 확대된 부분을 도시한다. 도 10c는 덮개 압축기 (58), 밸브 밀봉부 (56) 및 정렬 특징부 (57) (PD가 매니폴드와 정렬되도록 함)를 강조하는 확대된 부분을 따라 PD 맞물림면 (54)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 또 다른 실시양태의 개략도이다. 도 10d는 PD 맞물림면 (54)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 측면 개략도이다. 도 10e는 대향면 (67)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다. 도 10f는 (여러 개 중에서) 1개의 스프링 캐리어 (70) 및 스프링 (71)을 매니폴드 바디로부터 제거되게 도시하고, (여러 개 중에서) 1개의 밀봉부 (72), 셔틀 (73) 및 밸브 바디 (74)를 매니폴드 바디로부터 제거되게 도시함으로써 강조한, PD 가이드 (68) 및 하부 백커 플레이트 (69)가 제거된, PD 맞물림면 (54)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다. 관류 일회용품에 대해 압력 매니폴드를 누르도록 적합화된 외부 스프링 (75) 또한 이를 제거되게 도시함으로써 강조하였다. 도 10g는 상부 백커 플레이트 (76) 및 캡핑 스트립 (77)이 제거된 대향면 (67) (PD 맞물림면이 아님)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다. 1개 이상의 압력 포트로부터 압력 및/또는 유체를 유도하고 임의적으로 분배하도록 적합화된 매니폴드 경유 채널 (78)이 도시된다. 추가로, (여러 개 중에서) 1개의 스크류 (79) 및 (기체 및 진공 포트 둘 다를 비롯하여 5개 중에서) 1개의 기체 포트 (80)를 매니폴드 바디 (50)으로부터 제거되게 도시함으로써 이들을 도시한다. 도 10h는 매니폴드 경유 채널 (78) 및 여러 개 중에서 1개의 포트 (81)의 상면도를 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다.
도 11a는 실리콘 막 (60), 셔틀 (61), 공기 주입구 (62) 및 커버 플레이트 (63)를 도시하는, 압력 매니폴드 (50)에 있는 밸브 (59) (슈레이더 밸브)의 한 실시양태의 개략도이다. 도 11b는 밸브 밀봉부로서 작용하는 밸브 시트 (64) 및 막 (60)을 도시하는, 압력 매니폴드를 위한 밸브의 한 실시양태의 측면도 사진이고, 도 11c는 상면도 사진이다. 도 11d는 매니폴드 바디에 있는 다수개의 밸브 (59), 포펫 (65), 밸브 밀봉부 (66) 및 PD 커버 (11)를 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 내부 측면도 개략도이다. (PD와 맞물리도록) 작동시에, 밸브 밀봉부 (66)은 포펫 (65)의 변위에 의해 편향된다.
도 12a는 1개 이상의 허브 모듈을 이용하여 4개의 배양 모듈 (30) (3개가 도시됨)이 단일 인큐베이터 (31) 내부에 연결되도록 하는 튜브 연결 매니폴드 (82)를 포함하는 연결 방식의 한 실시양태의 개략도이다 (2개의 원은 연결의 제1 말단 (83) 및 제2 말단 (84)의 확대도를 제공함). 도 12b는 도 12a에 도시된 연결을 위해 튜빙 (86)을 따라 있는 기체 허브 및 진공 허브 (집합적으로 85)의 사진이다.
도 13은 본 발명의 관류 매니폴드 조립체를 지탱할 수 있는 선반 (도시되지 않음)을 함유하는 인큐베이터 (외부 도어에 의해 외부로부터 밀폐됨)의 한 실시양태의 사진이다. 인큐베이터는 자동 실험, 세포 생존가능성 평가 및/또는 실험 결과 수집을 위한 자동화 액체 취급, 영상화 및 감지 특징을 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 인큐베이션 동안에 연결된다.
도 14는 2개의 미소유체 장치를 연결하여 미소채널로 공기 버블을 도입하는 한 실시양태의 개략도이다. 도 14a는 아직 연결되지 않은 포트 및 미소채널을 갖는 2개의 유체적으로 프라이밍된 장치 (유체는 메니스커스로 도시됨)를 도시한다. 도 14b는 공기 버블 (공기는 각각의 메니스커스 사이에 중간에 도시됨)을 포트 (궁극적으로 미소채널)에 도입하는 방식으로 접촉한 도 14a의 장치를 도시한다.
도 15는 공기 버블을 생성하지 않고 점적-대-점적 접근법을 이용하여 2개의 미소유체 장치를 (또는 미소유체 장치를 유체 공급원에) 연결하는 한 실시양태의 개략도이다. 도 15a는 유체 경로 또는 포트 주변의 구역이 아니라 장치의 표면 상에 형성된, 더욱 특히 포트 상에 및 위에 직접적으로 형성된 돌출 점적을 가진 미소채널을 갖는 2개의 유체적으로 프라이밍된 장치를 도시한다. 도 15b는 연결하는 동안 표면이 서로 가까이에 있을 때, 전형적으로 임의의 공기 버블을 도입하지 않고 점적 표면이 결합하는 것을 도시한다.
도 16a는 미소유체 장치가 측면에서 접근하는, 미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 접촉시키는 한 실시양태를 도시한다. 도 16b는 미소유체 장치가 측면 아래에서 접근하여 유체 소통을 정립하는 점적-대-점적 연결을 생성하는 (도 16c), 미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 접촉시키는 한 실시양태를 도시한다. 도 16d는 미소유체 장치가 피벗하는, 미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 접촉시키는 또 다른 접근법을 도시한다.
도 17은 경로 또는 포트에서 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 상의 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이다.
도 18은 경로 또는 포트의 구역에서 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 위에 있는 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이며, 여기서 점적은 성형된 받침대 또는 마운트 (42) 상에 있고, 포트의 입구를 커버하며, 포트 위로 돌출하고, 상기 포트는 미소채널과 유체 소통한다.
도 19는 경로 또는 포트의 구역에서 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 위에 있는 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이며, 여기서 점적은 개스킷 (43) 상에 있고, 포트의 입구를 커버하며, 포트 위로 돌출하고, 상기 포트는 미소채널과 유체 소통한다.
도 20은 경로 또는 포트의 구역에서 점적의 일부분이 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 아래에 위치하는 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이며, 여기서 점적은 성형된 오목부 또는 함몰부 (44) 상에 있고, 포트의 입구를 커버하며, 일부분이 표면 위로 돌출하고, 상기 포트는 미소채널과 유체 소통한다.
도 21은 경로 또는 포트의 구역에서 점적의 일부분이 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 아래에 위치하는 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이며, 여기서 점적은 주변 개스킷 내에 있고, 포트의 입구를 커버하며, 일부분이 개스킷 위로 돌출한다.
도 22는 표면 변형 실시양태를 도시하는 개략도이다. 도 22a는 친수성 접착제 층 또는 스티커 (45)를 이용하며, 점적 (22)은 스티커의 엣지로부터 퍼져있고 주변 소수성 표면에 의해 속박된다. 도 22b는 장치의 친수성 표면 상에 퍼져있고 주변 소수성 표면에 의해 속박된 점적 (22)을 도시한다.
도 23은 마스크 (41)와 함께 표면 처리를 이용하는 (아래 향으로 그려진 화살표에 의해 표시됨) 표면 변형 실시양태의 개략도이다.
도 24는 기하학적 형태 및 표면 처리의 조합을 이용하여 점적을 제어하는, 점적-대-점적 연결 방식의 한 실시양태의 개략도이다. 도 24a는 각각의 포트에서 상승된 영역 (예를 들어, 받침대 또는 개스킷)을 갖는, 유체 채널 및 포트를 포함하는 미소유체 장치 또는 "칩"의 실시양태를 도시한다. 도 24b는 점적 반경이 각각의 말단에서 (즉, 포트 개구부에서) 균형을 이룬, 유체로 충전된 친수성 채널을 도시한다. 도 24c는 돌출 점적 (이 경우에는, 점적 (23)이 아래로 돌출됨)을 갖는 관류 매니폴드 조립체의 접합 표면의 한 부분에 접근하여 있는 (그러나 아직 접촉하지는 않음) 위로 돌출된 점적 (22)을 갖는 도 24b의 미소유체 장치의 한 부분을 도시한다. 도 24d는 미소유체 장치의 위로 돌출된 점적 (22)이 관류 매니폴드 조립체의 아래로 돌출된 점적 (23)과 접촉하고 있는 (융합되어 있는) 도 24c의 미소유체 장치의 동일한 부분을 도시한다.
도 25는 표면 처리만을 이용하여 (즉, 기하학적 형태, 예컨대 받침대 또는 개스킷없이) 연결된 점적-대-점적의 실시양태를 도시한다. 도 25a는 유체 채널 및 포트를 포함하는 관류 매니폴드 조립체의 실시양태를 도시한다. 도 25b는 유체가 소정의 수준으로 (예를 들어, 유체 칼럼의 높이로) 충전된 친수성 채널을 도시한다.
도 26은 (이론에 구애되지 않고) 포트 직경 (밀리미터 단위)과 안정화된 점적이 지지할 수 있는 최대 정수두 (밀리미터 단위) 사이의 관계를 도시하는 차트이다.
도 27은 미소유체 장치 ("칩")가 배기 개스킷 (43)을 갖는 포트에서 관류 매니폴드 조립체 (위쪽)에 대해 아래에서 연결되는 실시양태를 도시하며, 여기서 조립체는 개스킷을 커버하거나 밀폐시키지 않아서, 연결하는 동안 포획된 임의의 공기가 배기되는 것을 허용한다 (오른쪽 화살표). 임의의 공기가 채널을 통해 계속 흐르기 보다는 배기 개스킷을 통해 우선적으로 흘러 나오도록 보장하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시양태에서, 이러한 우선적 흐름은 조립체의 유체 채널에 있는 유체 (왼쪽 화살표)에 제1 압력 (P1)을 적용하고, 미소유체 장치 채널에 있는 유체에 제2 압력 (P2)을 적용함으로써 촉진될 수 있으며, 여기서 P1 및 P2는 배기 개스킷의 배압보다 높다. 일부 실시양태에서, 압력 P1 및/또는 P2는 압력 공급원 및/또는 중력수두를 이용하여 인가된다. 일부 실시양태에서, 압력 P1 및/또는 P2는 유체의 흐름 저항에 의해 발생된다.
도 28은 미소유체 장치(16)("칩")가 배기 개스킷 (43)을 갖는 포트에서 관류 매니폴드 조립체 (10)(위쪽)에 대해 아래에서 연결되는 또 다른 실시양태를 도시하며, 여기서 조립체가 개스킷을 커버하지만 (즉, 개스킷이 조립체 접합 표면에 의해 에워싸임), 개스킷 위에 조립체의 통로가 있어서 연결하는 동안 포획된 임의의 공기가 배기되는 것을 허용한다.
도 29는 미소유체 장치 (16)("칩")가 배기 개스킷 (43)을 갖는 포트에서 관류 매니폴드 조립체 (10)(위쪽)에 대해 아래에서 연결되는 또 다른 실시양태를 도시하며, 여기서 유체 통로가 개스킷 위로 지나간다 (원하는 경우 개스킷이 더 클 수 있음). 이 실시양태는 연결하는 동안 포획된 공기, 예컨대 더 작은 버블의 제거를 용이하게 하며, 이론에 구애되지 않고 이는 더 작은 버블이 배기 개스킷과 상호작용하는 ("습식") 것을 가능하게 하기 때문이다.
도 30 및 31은 관류 매니폴드 조립체의 상응하는 포트에 가까워질 때까지 (도 31a) 유체 공급원, 또는 미소유체 장치, 예컨대 관류 매니폴드 조립체의 본질적으로 선형인 레일 또는 가이드 트랙을 따라 (즉, x/y 평면에서 x 축을 따라) 이동하는 (도 30a와 30b를 비교), 미소유체 장치 (개스킷으로부터 돌출된 점적을 가짐)의 한 실시양태를 도시하는 비디오로부터의 일련의 정물 사진이며, 여기서 x 축 및 z 축 이동의 조합 (즉, 측면 이동 및 상향 이동)은 점적들을 융합시키고 칩을 연결시킨다 (도 31b).
도 32a는 구불구불한 유체 저항기 채널 (91), 진공 채널 (92) 및 배출 채널 (93)을 포함하는 유체 백플레인의 한 실시양태를 도시한다. 도 32b는 엣지도이다. 도 32c는 조립체 정렬 특징부 (95) 및 현미경 관찰 및 다른 영상화를 허용하는 시각화 컷아웃 (96)과 함께, 유체 배출 포트로서 작용하는, 유체 백플레인의 칩 맞물림 부조 (94)를 도시한다.
도 33은 예시적인 미소유체 장치 또는 "칩 상의 장기" 장치의 개략도를 도시한다. 조립된 장치는 도 33a에 개략적으로 도시된다. 도 33b는 도 33a의 장치의 분해도를 도시한다.
도 34는 2개의 막을 가진 실시양태를 도시하는 개략도이다.
도 35a는 조립되지 않은 배양물 스탠드 또는 홀더 (100)의 한 실시양태의 구성요소로서 제1 및 제2 말단 캡 (106 및 107) 및 제1 및 제2 측면 패널 (108 및 109)을 도시한다. 도 35b는 시딩 가이드가 스탠드 (100)에 접근하여 있는 (그러나 맞물리지 않은), 시딩 가이드 내에 있는 칩 (16) 및 캐리어 (17)를 도시한다. 도 35c는 스탠드 (100) 상에 탑재된 캐리어 (17) (칩을 가짐)를 포함하는 6개의 시딩 가이드를 도시한다.
도 36a-c는 캐리어에 있는 칩 (또는 다른 미소유체 장치)과 맞물리기 위한 사이드 트랙을 가진 스커트 (또는 다른 돌출부)가 결여된 관류 매니폴드 조립체 실시양태의 사진이다. 대신에, 조립체 (10)의 기저부 (110)는 레고(Lego™) 블록 유형 연결로 (측면으로부터 대신에) 아래로부터 캐리어 (17)를 수용하도록 구성되며, 즉 기저부 (110)는 캐리어 (17)를 수용하도록 하는 치수를 갖는 공동 (111) 및 개구부 (112)를 갖는 반면에, 캐리어의 핸들 또는 탭 (18)은 개구부 (112)에 들어맞도록 구성된다. 도 36a는 캐리어 (17) 및 칩 (16)이 맞물리기 전의 조립체 (10)의 상부 측면도이다. 도 36b는 칩 (16) 상의 포트 (2)에 대해 정렬되도록 구성된 유체 배출 포트 (94)를 가진 조립체 (10)의 하부 측면도이다. 도 36c는 캐리어 탭 (18)이 개구부 (112)에 위치하도록 캐리어와 맞물린 조립체 (10)를 도시한다.1A shows a cover (or cover assembly) of a reservoir (the reservoir body may be made of acrylic, for example), a reservoir positioned over a backplane, a backplane in fluid communication with the reservoir, and one or more injection, discharge and (optionally) a vacuum port, and a skirt with side tracks for engaging a representative microfluidic device or “chip” (which may be made of plastic, such as PDMS), having one or more microchannels, a chip carrier (e.g. , which may be fabricated from a thermoplastic polymer such as acrylonitrile butadiene styrene (ABS), is shown next to (but not within) one embodiment of a chip, configured to support and retain the chip, e.g., where the chip is placed within a cavity. An exploded view of one embodiment of a flow-through manifold assembly, showing a carrier with dimensions to fit. 1B is the same embodiment of a perfusion manifold assembly, with a cover on and over a reservoir, and a chip inside a chip carrier fully connected to the skirt of the perfusion manifold assembly and in fluid communication with the reservoir. In one embodiment, each chip has two inlets, two outlets and (optionally) two connections for vacuum stretching. In one embodiment, putting the chips in fluid communication connects all six in one motion rather than connecting them one at a time. 1C is an exploded view of one embodiment of a flow manifold assembly, including a reservoir fluidically sealed by a capping layer and located above a fluid backplane (including a fluid resistor) located above the skirt (before the components are assembled). ), and each piece has dimensions that fit with respect to each other. In one embodiment, the skirt has a structure (e.g., made of polymer) that abuts or defines two open spaces, one of which is configured to receive a carrier with a chip therein. In one embodiment, the skirt has a structure that completely surrounds two “arms” extending outwardly to define one open space and a second open space for receiving the carrier. In one embodiment, the two arms have side tracks that slidably engage the carrier edge.
2A is an exploded view of one embodiment of a pressure cover or cover assembly including a pressure cover. In the depicted embodiment, the pressure shroud includes a plurality of ports (e.g., through-hole ports) that mate with corresponding holes in the strainer and gasket. The illustrated design of the holes in the gasket is intended to assist the gasket in maintaining the illustrated strainer in place. In alternative embodiments, the gasket opening may utilize a different shape than the opening in the cover. For example, a gasket can be molded to follow the contour of one or more reservoirs that are intended to form a fluid or pressure seal. In some embodiments, multiple gaskets may be used. In some embodiments, the filters and/or gaskets are secured using adhesives, heat stakes, bonding (ultrasonic, solvent-assisted, laser welding), clamped, or captured in the absence of a cover and/or additional substrate. It can be. Although the pressure shroud shown includes a through-hole port, alternative embodiments include one or more channels passing from at least one upper surface port to one or more lower surface ports, wherein the lower surface port is an upper surface port. It doesn't have to be right below it. Figure 2B shows the same embodiment as the cover assembly shown in Figure 2A, with a strainer and gasket inside (and underneath) the cover. Figure 2C-1 is a cross-sectional view of one embodiment of a cover assembly, showing a ridge or sealing tooth surrounding both through-hole ports in the cover. Figure 2C-2 is an enlarged view of a portion (circled) of Figure 2C-1. In the depicted embodiment, the cross-sectional shape of the sealing tooth is trapezoidal, although other contemplated embodiments utilize other tooth shapes, such as, but not limited to, semicircular, rectangular, polygonal, and triangular shapes. 2D is a top view of one embodiment of a reservoir chamber-cover assembly seal, showing the sealing tooth, vacuum chamber, and injection and discharge chambers. 2E-1 is a cross-sectional view of one embodiment of a cover assembly seal associated with a reservoir, showing a cover gasket and sealing tooth. Figure 2E-2 is an enlarged view of a portion (circled) of Figure 2E-1. As the pressure manifold (discussed below) engages the cover assembly, pressure forces the cover assembly (including the cover gasket) into the sealing teeth, forming a seal between the respective reservoir chambers.
Figure 3A shows one embodiment of a microfluidic device or chip, showing two channels with injection and discharge ports, as well as an (optional) vacuum port. 3B is a top schematic diagram of an alternative embodiment of a perfusion disposable or “pod” characterized by a transparent (or translucent) cover over a reservoir with a chip inserted therein. The chip can be seeded with cells and then placed in a carrier for insertion into perfusion disposables. FIG. 3C is a schematic diagram of an assembled perfusion disposable embodiment identical to that shown in FIG. 3B except that ports and cutouts on the cover assembly (above the chip inserted for visualization, imaging, etc.) are shown. Figure 3D is a schematic diagram of the same irrigation disposable embodiment of Figure 3C, but unassembled to illustrate the relationships of the cover, reservoir, skirt, chip and carrier.
FIG. 4A shows a side view of one embodiment of a chip carrier (with a chip inside) approaching a side track of a skirt of one embodiment of a flow-through manifold assembly, wherein the carrier is aligned with one of the side tracks. Aligned at an angle matching the angled front end portion, the carrier includes a retaining mechanism configured as an upwardly projecting clip. Without wishing to be bound by theory, a suitably large angle allows chip engagement without smearing or premature engagement of droplets present on the chip and/or perfusion manifold assembly during the insertion and alignment process. Figure 4B shows a side view of one embodiment of a chip carrier (with a chip inside) engaged with the side tracks of a skirt of one embodiment of a flow-through manifold assembly (not yet connected to the assembly). 4C shows a side view of one embodiment of a chip carrier (with a chip inside) fully engaged with the side tracks of a skirt of one embodiment of a flow-through manifold assembly (not yet connected to the assembly) (arrows indicate Shows the direction of movement required for a snap fit, thereby engaging the retaining mechanism to prevent movement). FIG. 4D shows a side view of one embodiment of a chip carrier (with a chip therein) removably connected to a perfusion manifold assembly, where the retaining mechanism is engaged to prevent movement. Although detachability and optionally reattachability are desirable in certain applications (e.g., to allow chip removal to allow cell addition, imaging, performing various assays), in alternative embodiments, the connections are not detachable. . For example, adhesive layers, glues and/or heat stakes can be used to provide a sturdy connection that may make detachment or reattachment difficult. 4E shows a perfusion manifold comprising 1) a sliding motion (4e-1), 2) a pivot (4e-2), and 3) a snap fit (4e-3) to provide alignment and fluidic connection in a single motion. A sliding overview schematically depicting one embodiment of the connection approach. 1) In the sliding step, the chip (or other microfluidic device) is inserted into the sliding carrier to align the fluid ports. 2) In the pivot step, the chip (or other microfluidic device) is pivoted until the port is in contact with the fluid. 3) At the clip or snap fit stage, provide the necessary force to provide a positive seal.
Figure 5 is a schematic diagram of one embodiment of the workflow (arrows depict each proceeding step), wherein the chip is connected (e.g., snapped) to a disposable perfusion manifold assembly ("perfusion disposable"). , the assembly is placed again on another assembly on the culture module, and the culture module is installed in the incubator. In alternative embodiments, the culture module may include features of an incubator (e.g., a source of heat and/or a source of warm, humid air) to eliminate the need for a separate incubator. The present invention contemplates a “disposable” embodiment, but the members are (alternatively) reusable (e.g., for cost considerations). In further embodiments of the workflow or method, a chip can be installed in a carrier, the carrier can be installed in a seeding guide (discussed and shown below), cells can be seeded on the chip, and the carrier can be removed from the seeding guide. can be removed and the carrier engaged with the irrigation disposable (remaining the same as the workflow shown in Figure 5).
Figure 6 shows one embodiment of a removable tray with multiple assemblies (with connected chips) positioned thereon, pressure on the bonding surfaces corresponding to ports on the covers of each perfusion manifold assembly held in the tray next to it. Shown is one embodiment of a culture module having points so that they can be placed together by a tray mechanism so that pressure can be applied through a pressure controller. This allows the tray mechanism to simultaneously attach and connect all flow manifold assemblies to pressure or flow controllers (whether raising the tray up or down to meet the tray) in a single motion.
Figure 7 is a side schematic diagram of another embodiment of a culture module, showing a platform for positioning a removable tray that moves up to the bonding surface so that pressure can be applied through a pressure controller (not shown).
Figure 8A is a schematic diagram of another embodiment showing a tray (or rack) and sub-tray (or nest) for transporting and inserting perfusion disposables (PD) into a pressure module with user connections on the outside of the housing. Figure 8B is a schematic diagram of another embodiment showing a tray (or rack) inserted within the housing of a culture module with user connections. The nested design, in which a tray is shown (as an example of the invention) holding multiple removable sub-trays, provides the user with the flexibility to remove or retain varying numbers of PDs depending on the application. For example, the user can transfer all trays to a biosafety cabinet to refill media or collect samples from all PDs in a tray, or control the remaining PDs in terms of temperature and gas content to image three PDs. A sub-tray of three PDs can be moved to the microscope stage without interruption, or a single PD can be removed or loaded for careful inspection or replacement.
9A shows a tray (or rack), sub-tray (or nest), and perfusion disposables (PD) positioned below a pressure manifold (but not engaged with it, so with sufficient clearance to remove them), and the actuating assembly (atmospheric pressure) Schematic diagram of the interior (open position) of one embodiment of a pressure module, including a pressure cylinder) on a pressure manifold. Although three microfluidic devices or perfusion disposables are shown, typically more are used at a time (e.g., 6, 9, or 12).
9B shows a tray (or rack), sub-tray (or nest), and perfusion disposables (PD) positioned below (in engagement with) a pressure manifold and an actuation assembly (including pneumatic cylinder) positioned above the pressure manifold. Schematic diagram of the interior of one embodiment of a pressure module (closed position). Again, three microfluidic devices or perfusion disposables are shown, but typically more are used at a time (eg, 6, 9 or 12).
10A is a schematic diagram of one embodiment of a
11A shows one embodiment of a valve 59 (Schrader valve) in a
12A shows one embodiment of a connection scheme comprising a
Figure 13 is a photograph of one embodiment of an incubator (sealed from the outside by an external door) containing a shelf (not shown) capable of supporting a perfusion manifold assembly of the present invention. The incubator may have automated liquid handling, imaging, and sensing features for automated experiments, cell viability assessment, and/or collection of experiment results. In one embodiment, the microfluidic device is connected during incubation.
Figure 14 is a schematic diagram of one embodiment of connecting two microfluidic devices to introduce air bubbles into a microchannel. Figure 14A shows two fluidically primed devices with ports and microchannels not yet connected (fluids shown as meniscus). FIG. 14B shows the device of FIG. 14A contacted in such a way as to introduce an air bubble (air is shown midway between each meniscus) into the port (ultimately a microchannel).
Figure 15 is a schematic diagram of one embodiment of connecting two microfluidic devices (or a microfluidic device to a fluid source) using a drop-to-drop approach without creating air bubbles. Figure 15A shows two fluidically primed devices with microchannels with raised droplets formed on the surface of the device, more specifically directly on and above the ports, rather than in the fluid path or area around the ports. Figure 15B shows that drop surfaces typically join without introducing any air bubbles when the surfaces are close to each other during joining.
Figure 16A shows one embodiment of contacting a microfluidic device with a fluid source or another microfluidic device, where the microfluidic device is approached from the side. FIG. 16B shows one embodiment of contacting a microfluidic device with a fluid source or another microfluidic device, wherein the microfluidic device approaches from below the side, creating a drop-to-drop connection establishing fluid communication ( FIG. 16C ). It shows. Figure 16D shows another approach for contacting a microfluidic device with a fluid source or another microfluidic device, where the microfluidic device pivots.
17 is a schematic diagram showing a defined
18 is a schematic diagram showing a defined
19 is a schematic diagram showing a defined
FIG. 20 is a schematic diagram showing a defined
FIG. 21 is a schematic diagram showing a defined
Figure 22 is a schematic diagram showing a surface modification embodiment. Figure 22A utilizes a hydrophilic adhesive layer or
Figure 23 is a schematic diagram of a surface modification embodiment (indicated by the arrow pointing "‡ below) utilizing surface treatment with
Figure 24 is a schematic diagram of one embodiment of a drop-to-drop connection scheme that uses a combination of geometry and surface treatment to control droplets. FIG. 24A shows an embodiment of a microfluidic device or “chip” comprising fluidic channels and ports, with a raised area (e.g., a pedestal or gasket) at each port. Figure 24B shows a fluid-filled hydrophilic channel with the drop radius balanced at each end (i.e., at the port opening). 24C shows an upwardly protruding
Figure 25 shows an embodiment of drop-to-drop connected using only surface treatment (i.e., without geometry, such as a pedestal or gasket). Figure 25A shows an embodiment of a perfusion manifold assembly including fluid channels and ports. Figure 25B shows a hydrophilic channel filled with fluid to a given level (e.g., to the height of the fluid column).
Figure 26 is a chart showing (without being bound by theory) the relationship between port diameter (in millimeters) and the maximum hydrostatic head that a stabilized drop can support (in millimeters).
27 shows an embodiment in which a microfluidic device (“chip”) is connected from below to a flow-through manifold assembly (top) at a port with an
28 shows another embodiment in which a microfluidic device 16 (“chip”) is connected from below to a perfusion manifold assembly 10 (top) at a port with an
29 shows another embodiment in which a microfluidic device 16 (“chip”) is connected from below to a perfusion manifold assembly 10 (top) at a port with an
30 and 31 show a flow path along an essentially linear rail or guide track of a fluid source, or microfluidic device, such as a perfusion manifold assembly (i.e., x A series of still life photos from the video showing one embodiment of a microfluidic device (with a droplet protruding from a gasket) moving (compare FIGS. 30A and 30B) along the x-axis in the /y-plane, where and a combination of z-axis movements (i.e., lateral and upward movements) fuse the droplets and connect the chips (Figure 31b).
32A shows one embodiment of a fluid backplane comprising a tortuous fluid resistor channel (91), a vacuum channel (92), and an exhaust channel (93). Figure 32b is an edge diagram. FIG. 32C shows a
Figure 33 shows a schematic diagram of an exemplary microfluidic device or “organ on a chip” device. The assembled device is schematically shown in Figure 33A. Figure 33b shows an exploded view of the device of Figure 33a.
Figure 34 is a schematic diagram showing an embodiment with two membranes.
35A shows first and second end caps 106 and 107 and first and
Figures 36A-C are photographs of an embodiment of a perfusion manifold assembly lacking a skirt (or other protrusion) with side tracks for engaging a chip (or other microfluidic device) in a carrier. Instead, the
정의Justice
"결합수"는 액체 계면 상의 모세관력에 대한 중력의 무차원 비이다. 결합수가 높은 공기일수록, 액체 계면이 중력에 의해 형성되는 경향이 있다. 결합수가 적을수록, 이들 표면이 모세관력에 의해 형성되는 경향이 있다. “Bound number” is the dimensionless ratio of gravitational force to capillary force on the liquid interface. The higher the binding number of air, the more likely it is that the liquid interface is formed by gravity. The smaller the number of bonds, the more likely these surfaces are to form by capillary forces.
"소수성 시약"을 이용하여 표면 (또는 그의 부분), 예컨대 포트에 또는 근처의 돌출부, 플랫폼 또는 받침대, 뿐만 아니라 접합 표면 (또는 그의 부분) 상에 "소수성 코팅"을 만들 수 있다. 본 발명이 특별한 소수성 시약으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 한 실시양태에서, 본 발명은 실란을 사용하여 소수성 코팅, 예컨대 비제한적으로 할로겐화 실란 및 알킬실란을 만드는 것을 고려한다. 이와 관련하여, 본 발명이 특별한 실란으로 제한되는 것으로 의도되지 않으며; 실란의 선택은 기능적 관점에서만 제한되고, 즉 이는 표면을 소수성으로 만든다. 본 발명은 또한 상업적으로 입수가능한 제품, 예컨대 레인-엑스(Rain-X™) 제품 (물을 비드로 만드는 합성 소수성 표면-적용된 제품임, 가장 흔히 유리 자동차 표면에서 사용됨)을 사용하는 것을 고려한다.A “hydrophobic reagent” can be used to create a “hydrophobic coating” on a surface (or part thereof), such as a protrusion, platform or pedestal at or near a port, as well as a bonding surface (or part thereof). The present invention is not intended to be limited to particular hydrophobic reagents. In one embodiment, the present invention contemplates using silanes to make hydrophobic coatings, including but not limited to halogenated silanes and alkylsilanes. In this regard, the present invention is not intended to be limited to particular silanes; The choice of silane is limited only from a functional point of view, i.e. it renders the surface hydrophobic. The present invention also contemplates the use of commercially available products, such as Rain-X™ products (synthetic hydrophobic surface-applied products that bead water, most commonly used on glass automotive surfaces).
표면 또는 표면 상의 영역은 물에 대한 (예를 들어, 전진) 접촉각이 대략 90° 초과인 경우에 "소수성"이다 (여러 경우에, 전진 및 후진 접촉각 둘 다 대략 90° 초과인 것이 바람직함). 한 실시양태에서, 본 발명의 소수성 표면은 대략 90° 내지 대략 110°의 물에 대한 전진 접촉각을 나타낸다. 또 다른 실시양태에서, 소수성 표면은 대략 110° 초과의 물에 대한 전진 접촉각을 나타내는 영역을 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 소수성 표면은 대략 100° 초과의 물에 대한 후진 접촉각을 나타내는 영역을 갖는다. 일부 액체, 특히 일부 생물학적 액체가 그로 습윤된 후에 표면을 코팅할 수 있는 성분을 함유하여 그의 소수성에 영향을 미칠 수 있음을 주목하는 것이 중요하다. 본 발명의 내용상, 표면이 의도된 사용 액체로부터의 이러한 코팅에 저항하고, 예를 들어 표면이 상기 액체에 의해 습윤된 채 있는 동안에 이러한 코팅이 90° 미만인 전진 및/또는 후진 접촉각을 생성하지 않도록 하는 것이 중요할 수 있다. A surface or region on a surface is “hydrophobic” if its (e.g., advancing) contact angle to water is greater than approximately 90° (in many cases, it is desirable for both advancing and receding contact angles to be greater than approximately 90°). In one embodiment, the hydrophobic surface of the invention exhibits an advancing contact angle for water of approximately 90° to approximately 110°. In another embodiment, the hydrophobic surface has regions that exhibit an advancing contact angle for water greater than approximately 110°. In another embodiment, the hydrophobic surface has a region that exhibits a receding contact angle for water greater than approximately 100°. It is important to note that some liquids, especially some biological liquids, may contain ingredients that can coat the surface after being wetted with it, affecting its hydrophobicity. In the context of the present invention, it is provided that the surface resists such coating from the intended use liquid and that such coating does not produce advancing and/or receding contact angles of less than 90°, for example while the surface remains wetted by said liquid. may be important.
표면 또는 표면 상의 영역은 물에 대한 (예를 들어, 전진) 접촉각이 대략 90° 미만, 더욱 흔하게는 대략 70° 미만인 경우에 "친수성"이다 (여러 경우에, 전진 및 후진 접촉각 둘 다 대략 90° 또는 대략 70° 미만인 것이 바람직함).A surface or region on a surface is “hydrophilic” if its (e.g. advancing) contact angle to water is less than approximately 90°, more commonly less than approximately 70° (in many cases, both advancing and receding contact angles are approximately 90°). or preferably less than approximately 70°).
측정된 접촉각은 소정의 범위내, 즉 소위 전진 (최대) 접촉각 내지 후진 (최소) 접촉각의 범위일 수 있다. 평형 접촉은 이들 값 내에 있으며, 이들로부터 계산될 수 있다. The measured contact angle can be within a certain range, i.e. between the so-called advancing (maximum) contact angle and the receding (minimum) contact angle. Equilibrium contact is within these values and can be calculated from them.
소수성 표면은 수성 액체에 의한 "습윤에 저항한다". 물질 상에서 제1 액체에 의해 형성된 접촉각이 90° 초과인 경우, 상기 물질은 제1 액체에 의한 습윤에 저항한다고 말한다. 표면은 수성 액체 및 비수성 액체, 예컨대 오일 및 플루오린화 액체에 의한 습윤에 저항할 수 있다. 일부 표면은 수성 액체 및 비수성 액체 둘 다에 의한 습윤에 저항할 수 있다. 소수성 거동은 일반적으로 35 dyne/cm 미만의 임계 표면 장력을 가진 표면에 의해 관찰된다. 먼저, 임계 표면 장력의 감소는 친유성 거동, 즉 탄화수소 오일에 의한 표면의 습윤과 관련이 있다. 임계 표면 장력이 20 dyne/cm 미만으로 감소함에 따라, 표면은 탄화수소 오일에 의한 습윤에 저항하고, 소유성 뿐만 아니라 소수성인 것으로 고려된다.Hydrophobic surfaces “resist wetting” by aqueous liquids. If the contact angle formed by a first liquid on a material is greater than 90°, the material is said to resist wetting by the first liquid. The surface can resist wetting by aqueous and non-aqueous liquids, such as oils and fluorinated liquids. Some surfaces can resist wetting by both aqueous and non-aqueous liquids. Hydrophobic behavior is generally observed for surfaces with a critical surface tension of less than 35 dyne/cm. First, the decrease in critical surface tension is associated with oleophilic behavior, i.e. wetting of the surface by hydrocarbon oil. As the critical surface tension decreases below 20 dyne/cm, the surface resists wetting by hydrocarbon oils and is considered hydrophobic as well as oleophobic.
친수성 표면은 수성 액체에 의한 "습윤을 촉진한다". 물질 상에서 제1 액체에 의해 형성된 접촉각이 90° 미만, 더욱 흔히 70° 미만인 경우, 상기 물질은 제1 액체에 의한 습윤을 촉진한다고 말한다. Hydrophilic surfaces “promote wetting” by aqueous liquids. If the contact angle formed by the first liquid on the material is less than 90°, more often less than 70°, the material is said to promote wetting by the first liquid.
본원에 사용된 어구 "연결된", "에 연결된", "에 커플링된", "와 접촉하는" 및 "와 소통하는"은 2개 이상의 개체 사이의 상호작용의 임의의 형태, 예컨대 기계적, 전기적, 자성, 전자기성, 유체적 및 열적 상호작용을 지칭한다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 미소유체 장치에 있는 채널은 세포 및 (임의적으로) 유체 저장소와 유체 소통한다. 2개의 구성요소는 서로 직접 접촉하지 않더라도 서로 커플링될 수 있다. 예를 들어, 2개의 구성요소는 중간 구성요소 (예를 들어, 튜빙 또는 다른 도관)를 통해 서로 커플링될 수 있다.As used herein, the phrases “connected,” “connected to,” “coupled to,” “in contact with,” and “in communication with” refer to any form of interaction between two or more entities, such as mechanical, electrical, etc. , refers to magnetic, electromagnetic, fluidic and thermal interactions. For example, in one embodiment, channels in a microfluidic device are in fluid communication with cells and (optionally) a fluid reservoir. Two components can be coupled to each other even though they are not in direct contact with each other. For example, two components can be coupled to each other through an intermediate component (eg, tubing or other conduit).
"채널"은 액체 및 기체의 이동을 허용하는 매질 (예를 들어, 규소, 플라스틱 등)을 통하는 경로 (직선, 곡선, 단일, 다중, 네트워크 등)이다. 따라서, 채널은 다른 구성요소를 연결할 수 있고, 즉 구성요소들이 "소통하게", 더욱 특별하게는 "유체 소통하게", 더욱 더 특별하게는 "액체 소통하게" 유지될 수 있다. 이러한 구성요소에는 액체-유입 포트 및 기체 배출구가 포함되나 이로 제한되지 않는다.A “channel” is a path (straight, curved, single, multiple, network, etc.) through a medium (e.g., silicon, plastic, etc.) that allows the movement of liquids and gases. Accordingly, channels can connect different components, i.e., keep the components “in communication”, more particularly in “fluid communication”, and even more specifically in “liquid communication”. These components include, but are not limited to, liquid-inlet ports and gas outlets.
"미소채널"은 1 밀리미터 미만 1 마이크로미터 초과의 치수를 갖는 채널이다. 추가로, 본원에 사용된 용어 "미소유체"는, 1개 이상의 치수가 1 mm 이하 (미소규모)인 1개 이상의 채널을 통해 유체 이동을 속박하거나 유도하는 구성요소를 지칭한다. 미소유체 채널은 1개 이상의 방향에서 미소규모보다 클 수 있지만, 채널(들)은 적어도 1개의 방향에서 미소규모일 것이다. 일부 예에서, 미소유체 채널의 기하학적 형태는 채널을 통해 유체 유속을 제어하도록 (예를 들어, 채널 높이를 증가시켜 전단을 감소시키도록) 구성될 수 있다. 미소유체 채널은 다양한 기하학적 형태로 형성되어, 채널을 통한 광범위한 유속을 용이하게 할 수 있다. “Microchannels” are channels with dimensions of less than 1 millimeter and greater than 1 micrometer. Additionally, as used herein, the term “microfluidic” refers to a component that confines or directs fluid movement through one or more channels where one or more dimensions are 1 mm or less (microscale). A microfluidic channel may be larger than microscale in one or more directions, but the channel(s) will be microscale in at least one direction. In some examples, the geometry of a microfluidic channel can be configured to control the fluid flow rate through the channel (eg, increase channel height to reduce shear). Microfluidic channels can be formed in a variety of geometric shapes to facilitate a wide range of flow velocities through the channels.
본 발명은 다양한 "미소유체 장치", 예컨대 비제한적으로 미소유체 칩 (예컨대, 도 3a에 도시됨), 관류 매니폴드 조립체 (칩이 없음), 및 미소유체 칩과 맞물린 관류 매니폴드 조립체 (예컨대, 도 3b에 도시됨)를 고려한다. 그러나, 미소유체 장치를 (예를 들어, 점적-대-점적 연결에 의해) 맞물리게 하고 미소유체 장치를 관류시키기 위해 본원에 기재된 방법은 본원에 기재된 미소유체 장치의 특별한 실시양태로 제한되지 않으며, 일반적으로 미소유체 장치, 예를 들어 1개 이상의 미소채널 및 포트를 갖는 장치에 적용될 수 있다.The present invention relates to a variety of "microfluidic devices", including but not limited to microfluidic chips (e.g., shown in Figure 3A), perfusion manifold assemblies (without chip), and perfusion manifold assemblies engaged with microfluidic chips (e.g., (shown in Figure 3b). However, the methods described herein for engaging and perfusing microfluidic devices (e.g., by drop-to-drop connections) are not limited to the particular embodiments of the microfluidic devices described herein, but rather are general It can be applied to microfluidic devices, for example, devices having one or more microchannels and ports.
"안정한 점적"은 그의 의도된 위치로부터 유의한 이동을 경험하지 않는 (예를 들어, 유체 포트와 접촉을 유지하는), 바람직하게는 수초, 더욱 바람직하게는 1분, 훨씬 더 바람직하게는 수분 (2-10분)에 걸쳐 미소유체 장치 상에서 부피 또는 배치에서의 유의한 (>10%) 변화를 경험하지 않는 매질의 점적이다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 점적-대-점적 맞물림 동안에 안정한 점적을 고려한다. 표면은 본래 (예를 들어, 그것이 만들어진 것 때문에) 점적을 안정하게 유지할 수 있거나 또는 안정하게 유지하도록 만들 수 있으며, 이는 점적이 제한된 (또는 지정된) 구역을 벗어나서 자발적으로 팽창 또는 이동하지 않을 것을 의미한다. 안정한 점적은 부피 또는 배치에서 유의한 변화를 경험하지 않는다. 본 발명은 점적의 이러한 공간적 제어, 즉 한정된 공간적 범위 내에서 점적을 유지하고/거나 1개 이상의 영역의 공간적 범위 내에서 점적을 유지하는 것을 고려한다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 점적이 너무 멀리 확장되는 것을 방지하고, 점적이 포트의 중심에 있는 것을 보장하는 (즉, 유체 포트 바로 상부의 구역이 점적에 의해 커버된 채 유지되는 것을 보장하는) 것을 고려한다. 점적이 너무 멀리 확장되거나 퍼지는 것을 방지하는 측면에서, 본 발명은 한 실시양태에서 점적을 1개 이상의 영역의 공간적 범위 내에 유지시키는 것을 고려한다. 특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 조작하는 동안에 점적이 이동하는 (즉, 미소유체 장치 또는 칩이 주변으로 이동하거나 심지어 뒤집어짐에 따라 표면 상에서 굴러다니는) 것을 방지하는 것을 고려한다. 물론, 이러한 이동은 격렬한 진탕없이 고려된다. 특별한 맞물림 절차가 이용되는 경우에 안정한 것으로 확인된 점적은 또 다른 절차 (예를 들어, 더욱 격렬한 절차)가 이용되는 경우에는 불안정한 것으로 확인될 수 있다. A “stable instillation” is one that does not experience significant movement from its intended location (e.g. remains in contact with a fluid port), preferably in a few seconds, more preferably in a minute, even more preferably in several minutes ( A drop of medium that does not experience a significant (>10%) change in volume or batch on the microfluidic device over a period of time (2-10 minutes). In a preferred embodiment, the present invention contemplates a stable drop during drop-to-drop engagement. A surface may inherently (e.g., because of what it is made of) be capable of holding the droplet stable, or it may be made to hold the droplet stable, meaning that the droplet will not spontaneously expand or move beyond a confined (or designated) area. . Stable drops do not experience significant changes in volume or placement. The present invention contemplates such spatial control of the drop, i.e. maintaining the drop within a defined spatial extent and/or maintaining the drop within a spatial extent of one or more regions. In a preferred embodiment, the present invention prevents the droplet from extending too far and ensures that the droplet is centered in the port (i.e., ensuring that the area immediately above the fluid port remains covered by the droplet). consider that In terms of preventing the droplet from expanding or spreading too far, the present invention in one embodiment contemplates keeping the droplet within the spatial extent of one or more areas. In a particularly preferred embodiment, the present invention contemplates preventing the droplet from moving (i.e. rolling on the surface as the microfluidic device or chip moves around or even turns over) during manipulation. Of course, these movements are considered without violent shaking. A drop that is found to be stable when a particular engagement procedure is used may be found to be unstable when another procedure (e.g., a more vigorous procedure) is used.
"제어된 맞물림"은 경로 또는 포트의 적절한 정렬 및 평탄한 점적-대-점적 연결 둘 다를 허용하여 점적 안정성의 손실을 초래하지 않는, 2개의 장치의 맞물림을 지칭한다. 예를 들어 장치가 제자리에 단단히 고정되거나 또는 반대쪽 장치 상의 점적과 맞물리기 전에 만나는 경우에는, 점적 안정성이 상쇄될 것이다.“Controlled engagement” means proper alignment and flatness of the path or port. Refers to the engagement of two devices, allowing both drop-to-drop connections without resulting in loss of drop stability. For example, if the device is held firmly in place or meets before engaging the drop on the opposite device, drop stability will be compromised.
발명의 전반적인 설명General description of the invention
한 실시양태에서, 본 발명은 유체가 임의적으로 튜빙없이 제어가능한 유속으로 유체 저장소로부터 미소유체 장치의 포트로 들어가도록 관류 매니폴드 조립체와 (바람직하게는 탈착가능하게) 연결된, 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기에 있는 세포를 모방하거나 또는 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치의 관류를 허용하는 상기 관류 매니폴드 조립체를 고려한다. 한 실시양태에서 (도 1a, 1b 및 1c에 도시된 바와 같이), 관류 매니폴드 조립체 (10)는 i) 1개 이상의 유체 저장소의 상부로서 작용하도록 구성된 커버 또는 덮개 (11), ii) 1개 이상의 유체 저장소 (12), iii) 상기 유체 저장소(들) 아래에 있는 캡핑 층 (13), iv) 상기 유체 저장소(들) 아래에서 그와 유체 소통하는, 저항기를 포함하는 유체 백플레인 (14), 및 v) 바람직하게는 캐리어 (17)에 위치하는 미소유체 장치 (16) 또는 칩과 맞물리기 위한 돌출 부재 또는 스커트 (15)를 포함하고, 상기 칩은 1개 이상의 미소채널 (1)을 갖고 1개 이상의 포트 (2)와 유체 소통한다. 조립체는 덮개 또는 커버를 갖거나 갖지 않고 사용될 수 있다. 다른 실시양태 (하기에서 논의됨)에는 스커트 또는 돌출 부재가 결여되어 있다. 한 실시양태에서, 캐리어 (17)는 탭 또는 다른 그립핑 플랫폼 (18), 유지 기구, 예컨대 클립 (19), 및 칩의 영상화를 위한 시각화 컷아웃 (20)을 포함한다. 컷아웃 (20)은 캐리어 (예를 들어, 관류 매니폴드 조립체 또는 "포드"와 맞물리거나 또는 맞물리지 않은 캐리어)를 현미경 또는 다른 검사 장치 상에 설치하는 것을 가능하게 하여, 캐리어로부터 칩을 제거할 필요없이 칩을 관찰할 수 있다. 한 실시양태에서, 유체 저항기는 일련의 스위치백 또는 구불구불한 유체 채널을 포함한다. 도 32는 유체 저항기 채널 (32a) 및 칩 맞물림 부조 (32c) 또는 포트를 도시하는, 백플레인의 한 실시양태의 개선된 개략도를 도시한다. 미국 가출원 일련 번호 62/024,361 및 62/127,438 (PCT/US2015/040026으로 되었고, 본원에 참고로 포함됨, 특히 저항기, 저항기 디자인, 및 압력에 대한 논의가 본원에 참고로 포함됨)에 더욱 상세히 기재된 바와 같은 다양한 유체 저항기 디자인이 고려된다. 한 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체는 플라스틱으로 제조되고, 일회용품이며, 즉 미소유체 장치에 도킹되어 이를 관류시킨 후에 처분된다. 본 발명이 "일회용품" 실시양태를 고려하지만, 부재는 (대안적으로) 재사용가능하다 (예를 들어, 비용을 고려함).In one embodiment, the present invention relates to a microfluidic device, e.g., in vivo, connected (preferably removably) to a perfusion manifold assembly such that fluid enters a port of the microfluidic device from a fluid reservoir at a controllable flow rate, optionally without tubing. [00112] [0012] [0011] [0011] [0012] [0012] [0012] [0012] Consideration is given to a perfusion manifold assembly that allows perfusion of an organ microfluidic device on a chip containing cells that mimic cells in the organ or that mimic at least one function of the organ. In one embodiment (as shown in Figures 1A, 1B and 1C), the perfusion manifold assembly (10) comprises i) a cover or shroud (11) configured to act as a top of one or more fluid reservoirs, ii) one a fluid reservoir (12) above, iii) a capping layer (13) beneath said fluid reservoir(s), iv) a fluid backplane (14) comprising a resistor beneath and in fluid communication with said fluid reservoir(s), and v) a protruding member or skirt (15) for engaging a microfluidic device (16) or chip, preferably positioned on a carrier (17), said chip having at least one microchannel (1) and In fluid communication with more than 2 ports. The assembly may be used with or without a lid or cover. Other embodiments (discussed below) lack skirts or protruding members. In one embodiment, the
한 실시양태에서, 미소유체 장치 (예를 들어, 칩) (16)를 관류 매니폴드 조립체 (10)와 맞물리기 전에 먼저 캐리어 (17) (예를 들어, 칩 캐리어)에 설치할 수 있거나, 또는 조립체와 직접적으로 맞물리게 할 수 있다. 어느 경우에나, 미소유체 장치와 매니폴드의 (임의적인) 탈착가능한 연결은 a) 공기가 미소채널로 들어가는 것을 방지하거나, 또는 b) 바람직하기 않은 공기가 시스템으로부터 제거되거나 배기되는 길을 제공해야 한다. 실제로, 공기 제거는 일부 실시양태에서 칩 부착 동안 및 미소유체 장치 사용 동안 모두에서 필요할 수 있다.In one embodiment, the microfluidic device (e.g., chip) 16 may be first installed in the carrier 17 (e.g., chip carrier) prior to engaging the
공기가 미소채널에 들어가는 것을 방지하기 위한 한 실시양태에서, 미소유체 장치는 "점적-대-점적" "칩-대-카트리지" 연결을 이용하여 탈착가능하게 연결된다. 이 실시양태에서, 미소유체 장치의 주입 포트는 그로부터 돌출된 점적 (22)을 갖고 (도 15a), 상기 장치와 맞물리기 위한 관류 매니폴드 조립체 또는 "카트리지" (10)의 표면은 상응하는 점적 (23)을 갖는다. 상기 둘이 함께 만난 후 (도 15b), 점적들이 융합되어 채널로의 공기 도입없이 유체 소통이 가능해진다. 한 실시양태에서, 칩 캐리어는 "점적-대-점적" 연결을 방해하지 않도록 고안된다. 예를 들어, 캐리어는 한 실시양태에서 미소유체 장치의 측면을 둘러싸지만, 그의 접합 표면 (21)은 둘러싸지 않는다. 도 15a는 스커트가 없는 관류 매니폴드 (10)를 도시하며, 미소유체 장치 또는 칩은 관류 매니폴드의 (측면에서가 아니라) 아래에서 맞물린다는 것을 주목해야 한다. In one embodiment to prevent air from entering the microchannels, the microfluidic device is detachably connected using a “drop-to-drop” “chip-to-cartridge” connection. In this embodiment, the injection port of the microfluidic device has a
본 발명이 미소유체 장치를 탈착가능하게 연결시키는 한 가지 방식만으로 제한되지 않는 것으로 의도된다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기에 있는 세포의 하나 이상의 기능을 모방하거나 또는 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치는 점적 (22)이 위로 돌출되도록 하여 측면에서 (도 16a) 또는 아래에서 (도 16b) 조립체에 접근하는 반면에, 조립체 (또는 다른 유형의 유체 공급원) 상의 상응하는 점적 (23)은 아래로 돌출된다. 미소유체 장치 (또는 장치 캐리어)는 사이드 트랙 (25) 또는 다른 가이드 기구와 맞물리도록 구성된 부분 (24)을 포함할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기에 있는 세포를 모방하거나 또는 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치는 점적이 아래로 돌출되도록 하여 위에서 조립체에 접근하는 반면에, 조립체 상의 상응하는 점적은 위로 돌출된다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기에 있는 세포를 모방하거나 또는 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치는 측면에서 조립체에 접근하고, 힌지, 소켓, 또는 다른 피벗 지점 (26)에서 피벗 (도 16d, 화살표 참고)에 의해 위치화된다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 미소유체 장치는 점적이 위로 돌출되도록 하여 오디오 카세트 또는 CD의 방식으로 맞물리는 반면에, 조립체 상의 상응하는 점적은 아래로 돌출되며, 여기서 측면 이동 및 상향 이동이 조합된다 (도 16b-16c).It is not intended that the present invention be limited to only one way to detachably connect a microfluidic device. In one embodiment, the microfluidic device, such as an organ microfluidic device on a chip that mimics one or more functions of cells in an organ in the body or that includes cells that mimic at least one function of an organ, has a droplet (22) protruding upward. The assembly is preferably approached from the side (Figure 16a) or from below (Figure 16b), while the corresponding
한 실시양태에서, 미소유체 장치 (16)는 미소유체 장치, 예컨대 칩 상의 장기 장치를 일시적으로 제자리에서 "잠그는" 클립핑 기구에 의해 관류 매니폴드 조립체 (10)와 탈착가능하게 연결된다 (도 4a, 4b, 4c 및 4d). 한 실시양태에서, 클립핑 또는 "스냅 핏팅"은 미소유체 장치 (16)를 위치시킬 때 유지 기구로서 작용하는 캐리어 (19) 상의 돌출부와 관련이 있다. 한 실시양태에서, 클립핑 기구는 레고™ 칩의 인터로킹 플라스틱 디자인과 유사하며, 스트레이트-다운 클립, 마찰 결합, 방사상-압축 결합 또는 이들의 조합을 포함한다. 그러나, 또 다른 실시양태에서, 미소유체 장치 또는 더욱 바람직하게는 미소유체 장치 (16)를 포함하는 캐리어 (17)가 가이드 레일, 사이드 슬롯, 내부 또는 외부 트랙 (25), 또는 (예를 들어, 기계 또는 손에 의해) 제 위치로 전달됨에 따라 장치를 위한 안정한 활공 통로를 제공하는 다른 기구 상에서 관류 매니폴드 조립체 (또는 카트리지)와 맞물린 후에만 클립핑 기구가 촉발된다. 가이드 레일, 사이드 슬롯, 내부 또는 외부 트랙 (25) 또는 다른 기구는 엄격히 선형일 수 있지만 반드시 그런 것은 아니고, 관류 매니폴드 조립체 (10)의 메인 바디에 부착된 돌출 부재 또는 스커트 (15)에 위치할 수 있다. 한 실시양태에서, 가이드 레일 (25) (또는 사이드 슬롯, 내부 또는 외부 트랙 또는 다른 기구)의 출발 부분은 보다 용이한 초기 위치화를 위해 보다 큰 개구를 제공하는 각진 슬라이드 (27)에 이어서, 선형 또는 본질적으로 선형인 부분 (28)을 포함한다. 한 실시양태에서, 달리 선형인 (또는 본질적으로 선형인) 가이드 레일 (25) (또는 사이드 슬롯, 내부 트랙 또는 다른 기구)의 말단 부분 (29) (조립체의 상응하는 포트에 가까움)은 위쪽으로 각져 있어서 (또는 곡선이어서)(도 16b), 선형 이동 (예를 들어, 초기) 및 상향 이동을 조합하여 연결을 달성하게 한다. In one embodiment, the
몇몇 실시양태에서, 점적이 그들의 기판의 이동 또는 뒤집어진 배향의 임의의 기간에도 불구하고 그들의 상응하는 유체 포트에서 제자리에 유지되는 것이 중요하다. 또한, 예를 들어 점적-대-점적 과정이 맞물림 과정의 속도와 무관하게 일정하도록 점적이 그들의 크기를 유지하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명은 안정한 점적을 제공하는 디자인 및 방법을 고려한다. 안정한 점적은 수성 뿐만 아니라 비수성 액체에 대해 고려된다. 본 발명자들이 수성 점적에 대한 일반성을 상실하지 않고 본 발명의 실시예에 집중하지만, 관련 기술분야에 친숙한 자라면 상기 실시예, 특히 액체의 습윤 특성에 근거한 친수성 및 소수성 영역 또는 물질의 사용을 적합화할 수 있어야 한다. 일부 실시양태에서, 제1 영역을 제2 영역으로 둘러쌈으로써 기판의 제1 영역 내로 점적을 제한할 수 있고, 여기서 제2 영역은 소수성이다 (또는 더욱 일반적으로 점적의 액체에 의한 습윤에 대항하는 경향이 있음). 상기 제2 영역은, 포함되는 1개 이상의 소수성 물질 (예를 들어, PTFE, FEP, 특정 등급의 나일론 등)의 선택, 표면 처리 (예를 들어, 플라즈마 처리, 화학 처리, 잉크 처리), 개스킷 (예를 들어, 필름, o-링, 접착제 개스킷)의 사용, 기판의 다른 영역 중 적어도 1개의 처리 동안 마스킹, 또는 이들의 조합에 의해 소수성이 될 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 영역을 기하학적 특징부로 둘러쌈으로써 기판의 제1 영역 내로 점적을 제한할 수 있다. 일부 실시양태에서, 기하학적 특징부는 융기부 또는 오목부일 수 있다. 이론에 구애되지 않고, 이러한 특징부는 예를 들어 점적의 표면을 "피닝(pinning)"함으로써 점적의 표면 층과 (및 상응하게는 점적의 표면 장력과) 상호작용하는 그들의 엣지를 이용하여 점적을 제한하도록 작용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 점적은 제1 영역이 소수성 (또는 더욱 일반적으로 점적의 액체에 의한 습윤에 대한 경향)이 되도록 적합화함으로써 기판의 제1 영역을 커버하도록 제한될 수 있다. 상기 제1 영역은 포함되는 1개 이상의 친수성 물질 (예를 들어, PMMA, PLA)의 선택, 표면 처리 (예를 들어, 플라즈마 처리, 화학 처리, 잉크 처리), 개스킷 (예를 들어, 필름, o-링, 접착제 개스킷)의 사용, 기판의 다른 영역 중 적어도 1개의 처리 동안 마스킹, 또는 이들의 조합에 의해 친수성이 될 수 있다. In some embodiments, it is important that the droplets remain in place in their corresponding fluid ports despite any period of movement or flipped orientation of their substrates. It is also desirable for the droplets to maintain their size so that, for example, the drop-to-drop process is constant regardless of the speed of the engagement process. Accordingly, the present invention contemplates designs and methods that provide stable drops. Stable dripping is considered for aqueous as well as non-aqueous liquids. Although the present inventors focus on embodiments of the invention without loss of generality to aqueous drops, those familiar in the art will be able to adapt the above embodiments, especially the use of hydrophilic and hydrophobic regions or materials based on the wetting properties of the liquid. Must be able to. In some embodiments, a drop may be confined within a first region of the substrate by surrounding the first region with a second region, where the second region is hydrophobic (or more generally has a hydrophobic property that resists wetting by liquid of the droplet). tend to). The second region includes selection of one or more hydrophobic materials (e.g. PTFE, FEP, certain grades of nylon, etc.), surface treatment (e.g. plasma treatment, chemical treatment, ink treatment), gasket (e.g. The substrate may be rendered hydrophobic by the use of (e.g., films, o-rings, adhesive gaskets), masking during processing of at least one other area of the substrate, or a combination thereof. In some embodiments, the drop can be confined within a first region of the substrate by surrounding the first region with geometric features. In some embodiments, the geometric features may be ridges or depressions. Without being bound by theory, these features restrict the droplet using their edges to interact with the surface layer of the droplet (and correspondingly the surface tension of the droplet), for example by "pinning" the surface of the droplet. It can work to do so. In some embodiments, the droplet may be limited to cover a first area of the substrate by adapting the first area to be hydrophobic (or more generally prone to wetting by the liquid of the droplet). The first region includes selection of one or more hydrophilic materials (e.g., PMMA, PLA), surface treatment (e.g., plasma treatment, chemical treatment, ink treatment), gasket (e.g., film, o -rings, adhesive gaskets), masking during processing at least one of the other areas of the substrate, or a combination thereof.
한 실시양태에서, 미소유체 장치의 접합 표면 (21) (또는 포트 개구부에 인접한 적어도 그의 일부분)은 소수성이거나 또는 소수성으로 된다 (또는 플라즈마 처리 동안에 마스크로 보호하여 친수성이 되는 것을 방지함). 한 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체 또는 카트리지의 접합 표면 (또는 포트 개구부에 인접한 적어도 그의 일부분)은 소수성이거나 또는 소수성으로 된다 (또는 플라즈마 처리 동안에 마스크로 보호하여 친수성이 되는 것을 방지함). 한 실시양태에서, 미소유체 장치의 접합 표면 (또는 포트 개구부에 인접한 적어도 그의 일부분) 및 관류 매니폴드의 접합 표면 (또는 포트 개구부에 인접한 적어도 그의 일부분) 둘 다 소수성이거나 또는 소수성으로 된다 (또는 플라즈마 처리 동안에 마스크로 보호하여 친수성이 되는 것을 방지함).In one embodiment, the bonding surface 21 (or at least a portion thereof adjacent to the port opening) of the microfluidic device is hydrophobic or rendered hydrophobic (or protected with a mask during plasma treatment to prevent it from becoming hydrophilic). In one embodiment, the mating surface of the perfusion manifold assembly or cartridge (or at least a portion thereof adjacent the port opening) is hydrophobic or rendered hydrophobic (or protected with a mask to prevent it from becoming hydrophilic during plasma processing). In one embodiment, both the bonding surface of the microfluidic device (or at least a portion thereof adjacent to the port opening) and the bonding surface of the perfusion manifold (or at least a portion thereof adjacent to the port opening) are hydrophobic or rendered hydrophobic (or treated with plasma). (Prevent it from becoming hydrophilic by protecting it with a mask).
캐리어의 이점은 관류 매니폴드 조립체와의 탈착가능한 연결 동안에 미소유체 장치의 표면과 접촉할 필요가 없다는 것이다. 캐리어는 미소유체 장치 (16)의 접합 표면 (21)과 접촉하지 않고 캐리어 (18)를 그립핑하기 위한 플레이트, 플랫폼, 핸들 또는 다른 기구를 가질 수 있다. 유지 기구 (19)는 관류 매니폴드 조립체의 1개 이상의 부분, 및 더욱 바람직하게는 관류 매니폴드 조립체의 스커트와 맞물려 "스냅 핏"을 제공하는 돌출부, 후크, 걸쇠 또는 립을 포함할 수 있다.An advantage of the carrier is that it does not need to contact the surface of the microfluidic device during the detachable connection with the perfusion manifold assembly. The carrier may have a plate, platform, handle, or other mechanism for gripping the
다른 실시양태에서 (도 27, 28 및 29), 1개 이상의 개스킷을 사용하여 공기 (예를 들어, 미소유체 장치와 관류 매니폴드 조립체의 탈착가능한 연결 때문에 도입된 임의의 공기)를 배기시킬 수 있다. 한 실시양태에서, 버블을 포획할 수 있고 (이로써 그들의 영향을 제한할 수 있고), 대안적인 실시양태에서, 버블을 배기시킬 수 있다. 한 가지 방법은 소수성 배기 물질 (성형된 또는 시트)을 사용하는 것을 포함한다. 예를 들어, 소수성 배기 물질은 PTFE, PVDF, 소수성 등급의 나일론, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 배기는 높은 기체 투과성을 나타내는 물질 (예를 들어, PDMS)을 사용함으로써 달성될 수 있다. 다른 실시양태에서, 배기는 다공성 물질, 예를 들어 소결된 물질, 다공성 막 (예를 들어, 트랙-에칭된 막, 섬유-기재 막), 연속 기포형 발포체, 또는 이들의 조합물을 사용함으로써 달성될 수 있다. 바람직한 접근법에서, 공기가 배기된 (또는 배기중인) 개스킷으로부터 방출된다. 일부 실시양태에서, 관류 매니폴드 조립체 또는 미소유체 장치는 원치않는 기체가 방출되는 통로를 제공하도록 적합화된 배기구를 포함한다. In other embodiments (FIGS. 27, 28, and 29), one or more gaskets can be used to evacuate air (e.g., any air introduced due to the removable connection of the microfluidic device and perfusion manifold assembly). . In one embodiment, the bubbles can be trapped (thereby limiting their impact), and in an alternative embodiment, the bubbles can be vented. One method involves using hydrophobic exhaust material (molded or sheeted). For example, the hydrophobic exhaust material may include PTFE, PVDF, hydrophobic grades of nylon, or combinations thereof. In some embodiments, venting can be achieved by using materials that exhibit high gas permeability (e.g., PDMS). In other embodiments, venting is achieved by using porous materials, such as sintered materials, porous membranes (e.g., track-etched membranes, fiber-based membranes), open-cell foams, or combinations thereof. It can be. In a preferred approach, air is released from the vented (or being vented) gasket. In some embodiments, the perfusion manifold assembly or microfluidic device includes an exhaust port adapted to provide a passageway for unwanted gases to escape.
미소유체 장치 (또는 "칩")가 관류 매니폴드 조립체에 도킹되면, 조립체-칩 조합물을 인큐베이터 (31) (전형적으로 실온보다 높은 온도, 예를 들어 37℃로 설정됨), 또는 더욱 바람직하게는 다수개의 조립체-칩 조합물을 지탱할 수 있는 배양 모듈 (30)에 설치할 수 있으며, 상기 배양 모듈은 인큐베이터 선반에 들어맞도록 구성된다 (도 5 참고). 이는 한 번에 여러 개의 (예를 들어, 5, 10, 20, 30, 40, 50개 이상의) 미소유체 장치를 용이하게 취급하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 배양 모듈이 9개의 조립체-칩 조합물을 포함하고, 인큐베이터가 6 내지 9개의 배양 모듈에 대한 크기를 갖는 경우, 54 내지 81개의 "칩 상의 장기"를 단일 인큐베이터에서 취급할 수 있다 (도 5 및 도 8). 또 다른 예에서, 배양 모듈이 12개의 조립체-칩 조합물을 포함하고, 인큐베이터가 4 내지 6개의 배양 모듈에 대한 크기를 갖는 경우, 48 내지 72개의 "칩 상의 장기"를 단일 인큐베이터에서 취급할 수 있다. 칩으로의 유체 연결을 파괴하지 않고도 관류 매니폴드를 용이하게 제거하여 배양 모듈에 삽입할 수 있다. 한 실시양태에서, 배양 모듈은 인큐베이터에 두지 않더라도 실온보다 높은 온도, 예를 들어 37℃를 유지할 수 있다.Once the microfluidic device (or “chip”) is docked to the perfusion manifold assembly, the assembly-chip combination is placed in an incubator 31 (typically set at a temperature above room temperature, e.g., 37° C.), or more preferably Can be installed in a
한 실시양태에서 (도 6), 배양 모듈 (30)은 조립체-칩 조합물을 위치시키기 위한 제거가능한 트레이 (32), 압력 표면 (33), 및 압력 제어기 (34)와 함께 다양한 부재의 이동을 제어하기 위한 임의적인 사용자 접속부 (46)를 포함한다. 한 실시양태에서, 트레이 (32)는 슬라이딩할 수 있다. 한 실시양태에서, 트레이를 배양 모듈 상에 위치시키고, 트레이를 트레이 기구 (35)를 통해 위로 이동시켜 배양 모듈의 압력 표면 (33)과 맞물리게 하며, 즉 관류 매니폴드 조립체 (10)의 커버 또는 덮개 (11)가 배양 모듈 (30)의 압력 표면과 맞물린다. 트레이 기구에 의한 단일 동작에 의해 다중 관류 조립체 (10)를 압력 제어기에 부착시킬 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 트레이를 배양 모듈 상에 위치시키고, 배양 모듈 (30)의 압력 표면을 아래로 이동시켜 트레이 (32), 즉 관류 매니폴드 조립체 (10)의 커버 또는 덮개 (11)와 맞물리게 한다. 어느 경우에나, 한 실시양태에서 (도 2a 및 2b), 커버 또는 덮개는 배양 모듈의 압력 표면 (33) 상의 상응하는 압력 지점에 의해 맞물리는 포트, 예컨대 관통-구멍 포트 (36)를 포함한다. 이들 포트 (36)는 맞물릴 때 커버를 통해서 그리고 개스킷 (37)을 통해서 인가된 압력을 내부로 전달하고, 관류 매니폴드 조립체 (10)의 저장소 (12)에 있는 유체에 압력을 인가한다. 따라서, 이 실시양태에서, 압력이 덮개 (11) 및 덮개 밀봉부를 통해 저장소(들)에 대해 인가된다. 예를 들어, 1 kPa이 인가될 때, 이 공칭 압력은 한 실시양태에서 대략 30-40 uL/hr의 유속을 생성한다. 대안적으로, 이들 포트 (36)는 맞물릴 때 개스킷과 접촉하도록 커버 상에서 내부로 이동한다 (즉, 포트가 본질적으로 플런저와 같이 작용함).In one embodiment (FIG. 6), the
도 8a는 관류 일회용품 (10)을 배양 모듈로 수송 및 삽입하기 위한 트레이 (또는 랙) (32) 및 서브-트레이 (또는 네스트)를 도시하는, 배양 모듈 (30)의 또 다른 실시양태의 개략도이며, 상기 배양 모듈은 트레이를 수용하기 위해 하우징에 있는 2개의 개구부 (48, 49), 및 관류 일회용품 맞물림 및 압력 인가의 과정을 제어하기 위한 사용자 접속부 (46)를 갖는다. 전형적인 인큐베이터 (도시되지 않음)는 6개 이하의 모듈 (30)을 지탱할 수 있다. 도 8b는 도 8a와 동일한 실시양태의 개략도이지만, 2개의 트레이 (또는 랙) (32)가 공정 제어를 위한 사용자 접속부 (46) (예를 들어, LCD 스크린)를 갖는 압력 모듈 (30)의 하우징 (53)의 2개의 개구부 (48, 49)에 삽입되어 있다.8A is a schematic diagram of another embodiment of a
도 9a는 압력 매니폴드 (50)가 개방된 위치로 있고, 트레이 또는 랙 (32), 서브-트레이 또는 네스트 (47), 관류 일회용품 (10)이 압력 매니폴드 (50) 아래에 위치하지만 그와 맞물리지 않았으며 (그들을 제거하기에 충분한 간격을 가짐), 작동 조립체 (51)가 기압식 실린더 (52)를 위에 포함하는, 모듈의 한 실시양태의 내부 (즉, 하우징이 제거되었음)의 개략도이다.9A shows the pressure manifold (50) in the open position and the tray or rack (32), sub-tray or nest (47), and irrigation disposables (10) positioned below the pressure manifold (50). This is a schematic diagram of the interior (i.e., the housing has been removed) of one embodiment of a module, which is not engaged (with sufficient clearance to remove them), and the
도 9b는 압력 매니폴드 (50)가 밀폐된 위치로 있고, 트레이 또는 랙 (32), 서브-트레이 또는 네스트 (47), 관류 일회용품 (10)이 압력 매니폴드 (50) 아래에 위치하고 그와 맞물려 있으며, 작동 조립체 (51)가 기압식 실린더 (52)를 위에 포함하는, 모듈의 한 실시양태의 내부 (즉, 하우징이 제거되었음)의 개략도이다. 배지 관류가 요구되거나 필요한 동안에 압력 매니폴드 (50)가 모든 관류 일회용품 (10)을 동시에 맞물리게 한다. 칩 (16)의 상부 및 하부 채널에서 유속의 독립적인 제어가 달성될 수 있다. 필요에 따라 영상화 또는 다른 작업을 위해 트레이 (32) 또는 네스트 (47)를 제거하기 위해 (복잡한 유체 분리 없이) 압력 매니폴드 (50)를 분리할 수 있다. 한 실시양태에서, 압력 매니폴드 (50)를 다수개의 관류 매니폴드 조립체로부터 동시에 분리할 수 있다. 한 실시양태에서, 관류 일회용품 (10)을 네스트 (47)에 단단하게 고정시키지 않고, 이들을 압력 매니폴드 (50)에 대해 가깝게 위치시킬 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 압력 매니폴드 (50)에서 통합된 정렬 특징부는 각각의 관류 일회용품 (10)을 위한 가이드를 제공한다.9B shows the
한 실시양태에서, 커버 또는 덮개는 폴리카르보네이트로 제조된다. 한 실시양태에서, 각각의 관통-구멍 포트는 여과기 (38) (예를 들어, 0.2um 여과기)와 회합된다. 한 실시양태에서, 여과기는 커버 아래에 위치한 개스킷에 있는 구멍 (39)에 대해 정렬된다.In one embodiment, the cover or lid is made of polycarbonate. In one embodiment, each through-hole port is associated with a filter 38 (e.g., a 0.2um filter). In one embodiment, the strainer is aligned with
1개 이상의 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치의 관류 및 임의적으로 기계적 작동을 가능하게 하는, 압력 매니폴드를 포함하는 배양 모듈이 고려된다. 도 10a는 몇 개의 PD 맞물림 위치 (이 경우에는 6개의 맞물림 위치)를 갖는 PD 맞물림면 (54)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다. 도 10b는 스프링 셔틀 (55), 밸브 밀봉부 (56) 및 정렬 특징부 (57) (PD가 매니폴드와 정렬되도록 함)를 강조하는, 압력 매니폴드 (50)의 맞물림면 (54)의 확대된 부분을 도시한다. 스프링 셔틀은 압력 매니폴드가 특별한 PD 맞물림 위치에서 PD의 존재를 감지할 수 있게 하는 임의적인 수단이다. 특정한 실시양태에서, PD가 존재하면 스프링 셔틀이 눌러지고, 상기 셔틀이 압력 매니폴드 내에 배치된 1개 이상의 밸브를 개방시켜, PD로 압력 또는 유체 흐름의 적용을 가능하게 한다. 또한, PD가 부재하면, 셔틀이 눌러지지 않고, 밸브가 밀폐된 채로 유지되며; 이는 압력 또는 유체 누출을 방지하도록 의도된다. 도시된 밸브 밀봉부는 PD에서의 상응하는 특징부 및 존재하는 경우 압력 덮개에 대해 압력 및/또는 유체 밀봉을 형성하도록 적합화된다. 도 10c는 덮개 압축기 (58), 밸브 밀봉부 (56) 및 정렬 특징부 (57) (PD가 매니폴드와 정렬되도록 함)를 강조하는 확대된 부분을 따라 PD 맞물림면 (54)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 또 다른 실시양태의 개략도이다. 덮개 압축기는 압력 덮개와 저장소 사이의 압력 및/또는 유체 밀봉의 유지를 정립하는 것을 보조하기 위해 압력 덮개 상에 힘을 인가할 수 있다. 한 실시양태에서, 덮개 압축기는 스프링, 엘라스토머성 물질, 기압식 작동기 또는 이들의 조합물을 포함하고, 이는 상기 압력 및/또는 유체 밀봉을 유지하기 위해 필요한 힘에 상응하는 힘을 인가하도록 선택되고 크기를 가질 수 있다. 도 10d는 PD 맞물림면 (54)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 측면 개략도이다. 도 10e는 대향면 (67)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다. 도 10f는 (여러 개 중에서) 1개의 스프링 캐리어 (70) 및 스프링 (71)을 매니폴드 바디로부터 제거되게 도시하고, (여러 개 중에서) 1개의 밀봉부 (72), 셔틀 (73) 및 밸브 바디 (74)를 매니폴드 바디로부터 제거되게 도시함으로써 강조한, PD 가이드 (68) 및 하부 백커 플레이트 (69)가 제거된, PD 맞물림면 (54)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다. 압력 매니폴드를 관류 일회용품에 대해 누르도록 적합화된 외부 스프링(75)은 또한 이를 제거되게 도시함으로써 강조된다. 도 10g는 상부 백커 플레이트 (76) 및 캡핑 스트립 (77)이 제거된 대향면 (67) (PD 맞물림면이 아님)을 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다. 1개 이상의 압력 포트로부터 압력 및/또는 유체를 유도하고 임의적으로 분배하도록 적합화된 매니폴드 경유 채널 (78)이 도시된다. 추가로, (여러 개 중에서) 1개의 스크류 (79) 및 (기체 및 진공 포트 둘 다를 비롯하여 5개 중에서) 1개의 기체 포트 (80)를 매니폴드 바디 (50)로부터 제거되게 도시함으로써 이들을 도시한다. 도 10h는 매니폴드 경유 채널 (78) 및 여러 개 중에서 1개의 포트 (81)의 상면도를 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 개략도이다. 경유 채널은 관련 기술분야에 공지된 수많은 방법, 예컨대 성형, 기계 가공, 삭마, 적층, 3D 인쇄, 포토리쏘그래피 및 이들의 조합을 이용하여 생성될 수 있다.A culture module comprising a pressure manifold is contemplated, allowing perfusion and optionally mechanical actuation of one or more microfluidic devices, such as an organ microfluidic device on a chip containing cells that mimic the function of at least one organ in the body. do. 10A is a schematic diagram of one embodiment of a
도 11a는 실리콘 막 (60), 셔틀 (61), 공기 주입구 (62) 및 커버 플레이트 (63)를 도시하는, 압력 매니폴드 (50)에 있는 밸브 (59) (슈레이더 밸브)의 한 실시양태의 개략도이다. 이 실시양태에서, 스프링 셔틀이 밸브에 통합되고, 슈레이더 밸브의 포펫을 눌러서 밸브를 작동시키도록 적합화된다. 도 11b는 밸브 밀봉부로서 작용하는 밸브 시트 (64) 및 막 (60)을 도시하는, 압력 매니폴드를 위한 밸브의 한 실시양태의 측면도 사진이고, 도 11c는 그의 상면도 사진이다. 도 11d는 매니폴드 바디에 있는 다수개의 밸브 (59), 포펫 (65), 밸브 밀봉부 (66) 및 PD 커버 (11)를 도시하는, 압력 매니폴드 (50)의 한 실시양태의 내부 측면 개략도이다. (PD와 맞물리도록) 작동시에, 밸브 밀봉부 (66)는 포펫 (65)의 변위에 의해 편향된다.11A shows one embodiment of a valve 59 (Schrader valve) in a
도 12a는 1개 이상의 허브 모듈을 이용하여 4개의 배양 모듈 (30) (3개가 도시됨)이 단일 인큐베이터 (31) 내부에 연결되도록 하는 튜브 연결 매니폴드 (82)를 포함하는 연결 방식의 한 실시양태의 개략도이다 (2개의 원은 연결의 제1 말단 (83) 및 제2 말단 (84)의 확대도를 제공함). 도 12b는 도 12a에 도시된 연결을 위해 튜빙 (86)을 따라 있는 기체 허브 및 진공 허브 (집합적으로 85)의 사진이다. 이 연결 방식이 임의적이지만, 이는 단일 인큐베이터에서 다중 배양 모듈을 사용하기 위한 편리한 방식을 제공한다. 12A shows one embodiment of a connection scheme comprising a
발명의 상세한 설명DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A. 압력 덮개A. Pressure cover
본 발명은 한 실시양태에서 배양물 장비 내에서 칩 상의 장기의 배양을 용이하게 하는, "관류 매니폴드 조립체" 또는 "관류 일회용품"을 고려한다. 본 발명이 "일회용품" 실시양태를 고려하지만, 부재는 (대안적으로) 재사용될 수 있다 (예를 들어, 비용을 고려함).The present invention in one embodiment contemplates a “perfusion manifold assembly” or “perfusion disposable” that facilitates culturing of organs on a chip within a culture device. Although the present invention contemplates a “disposable” embodiment, the members may (alternatively) be reused (e.g., for cost considerations).
한 실시양태에서, 이들 관류 일회용품 (PD)은 1개 이상의 주입구 및 1개 이상의 배출구 저장소, 뿐만 아니라 펌핑을 위해 필요한 부재를 포함한다. 특히, 본 발명의 실시양태에서 관류 일회용품은 압력-구동 펌핑을 위해 사용되는 1개 이상의 저항기를 포함한다 (도 32a 참고). 압력-구동 실시양태에서, 장비는 1개 이상의 저장소에 기압식 압력 (정압이건 부압이건 간에)을 인가함으로써 유체 흐름을 생성하거나 제어한다. 이 접근법의 한 가지 이점은 압력-구동 디자인이 장비와의 액체 접촉을 피할 수 있다는 점이고, 이는 멸균성 및 사용 용이성의 측면에서 이익을 제공한다 (예를 들어, 액체 라인에서 기체 버블을 피함). 일부 실시양태에서, 장비는 압력을 1개 이상의 저장소 (덮개 없음)에 직접적으로 인가한다. 충분한 압력 밀봉은 관류 일회용품 및/또는 장비 (예를 들어, 압력 매니폴드의 일부로서) 상에 통합된 1개 이상의 개스킷에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 관류 일회용품이 장비의 외부에 있을 때, 저장소가 오염으로부터, 예를 들어 환경 입자 또는 공기중 미생물로부터 보호되는 것이 바람직하다. 따라서, 동일한 실시양태에서, 장비의 외부에 있을 때 사용자가 저장소를 커버하기 위해 사용될 수 있는 덮개를 제공하고/거나 압력을 전달하지만 오염물은 차단하는 기판 (예를 들어, 저장소의 개구부에 배치된 적합한 여과기)을 포함하는 PD 실시양태를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 이러한 해결책은 전형적으로 단점을 안고 있다. 특히, 사용자가 덮개를 설치하는 것이 예상되는 경우에는, 관류 일회용품이 장비와 맞물리는 동안 사용자가 덮개를 관리하고, PD가 장비와 분리되자마자 덮개를 이상적으로 설치하는 것이 요구되며, 대부분의 상황에서, 이들 동작은 사용자 경험에 부정적인 영향을 미친다. 또한, 저장소의 개구부 상에 배치된 여과기는 전형적으로 피펫 및 다른 전형적인 실험실 도구에 의한 상기 저장소로의 접근을 차단하여, 그들의 사용 용이성을 부정적으로 제한한다. In one embodiment, these perfusion disposables (PDs) include one or more inlet and one or more outlet reservoirs, as well as the necessary elements for pumping. In particular, in embodiments of the invention the perfusion disposables include one or more resistors used for pressure-driven pumping (see Figure 32A). In pressure-actuated embodiments, the equipment creates or controls fluid flow by applying pneumatic pressure (whether positive or negative) to one or more reservoirs. One advantage of this approach is that the pressure-actuated design avoids liquid contact with the equipment, which provides benefits in terms of sterility and ease of use (e.g., avoiding gas bubbles in liquid lines). In some embodiments, the equipment applies pressure directly to one or more reservoirs (without a cover). A sufficient pressure seal can be achieved by one or more gaskets integrated on the perfusion disposables and/or equipment (e.g., as part of a pressure manifold). However, when the perfusion disposables are external to the equipment, it is desirable for the reservoir to be protected from contamination, for example from environmental particles or airborne microorganisms. Accordingly, in the same embodiment, a user may provide a cover that can be used to cover the reservoir when outside the equipment and/or a substrate that transmits pressure but blocks contaminants (e.g., a suitable material disposed over an opening in the reservoir). It may be desirable to use a PD embodiment comprising a filter). However, these solutions typically suffer from drawbacks. In particular, if the user is expected to install the cover, it is required that the user maintain the cover while the perfusion disposable is engaged with the equipment, and ideally install the cover as soon as the PD is disconnected from the equipment; in most situations, , these actions have a negative impact on the user experience. Additionally, strainers placed over the openings of the reservoir typically block access to the reservoir by pipettes and other typical laboratory tools, negatively limiting their ease of use.
본 발명의 측면에 따라, 본 발명자들은 미소유체 장치 또는 미소유체 장치를 수용하도록 적합화된 장치 (예를 들어, 관류 일회용품)가 심지어 장비와 맞물리는 동안에도 상기 장치 상에 배치될 수 있는 "압력 덮개"를 개시하며, 상기 압력 덮개는 상기 장비와 상기 장치 사이의 압력 소통을 허용하도록 적합화된다. 본 발명은 일부 실시양태에서 압력 덮개가 미소유체 장치 또는 미소유체 장치를 수용하도록 적합화된 장치 (예를 들어, 관류 일회용품)의 1개 이상의 저장소 상에 배치되도록 적합화된 제거가능한 커버이고, 압력 덮개가 적어도 1개의 장비-접속 포트 및 적어도 1개의 저장소-접속 포트를 포함하며, 압력 덮개가 장비-대면 포트의 적어도 일부분과 저장소-대면 포트의 적어도 일부분 사이에서 압력을 전달하도록 적합화된 것을 고려한다. 일부 실시양태에서, 압력 덮개는 덮개의 제1 및 제2 표면을 연결하는 개구부인 적어도 1개의 "관통 구멍" 포트를 포함하고, 제1 표면 상의 개구부는 장비-대면 포트를 형성하도록 적합화되고, 제2 표면 상의 개구부는 저장소-대면 포트를 형성하도록 적합화된다. 일부 실시양태에서, 관통-구멍 포트는 원형, 직사각형, 삼각형, 다각형, 직선형, 굽은 행태, 타원형 및/또는 곡선형이다. 그러나, 일부 실시양태에서, 덮개는 적어도 1개의 장비-대면 포트 및 적어도 1개의 저장소-대면 포트를 연결하는 채널을 포함하고, 상기 포트들은 서로 직접적으로 마주보게 배치될 수 없다. 이러한 실시양태는 예를 들어 장비 접속 위치와 저장소 위치 사이를 적합화시킬 필요가 있는 경우에, 예를 들어 여러 유형의 관류 일회용품의 작동을 지지하기 위해 동일한 장비가 바람직한 경우에 유용할 수 있다.According to aspects of the invention, the inventors have discovered that a microfluidic device or a device adapted to receive a microfluidic device (e.g., a perfusion disposable) can be placed on the device even while engaged with the device. A “cover” is disclosed, wherein the pressure cover is adapted to allow pressure communication between the equipment and the device. The present invention, in some embodiments, the pressure cover is a removable cover adapted to be placed on one or more reservoirs of a microfluidic device or a device adapted to receive a microfluidic device (e.g., a perfusion disposable), and Provided that the cover includes at least one equipment-facing port and at least one reservoir-facing port, wherein the pressure cover is adapted to transfer pressure between at least a portion of the equipment-facing port and at least a portion of the reservoir-facing port. do. In some embodiments, the pressure shroud includes at least one “through hole” port, an opening connecting first and second surfaces of the shroud, the opening on the first surface being adapted to form an equipment-facing port; The opening on the second surface is adapted to form a reservoir-facing port. In some embodiments, the through-hole port is circular, rectangular, triangular, polygonal, straight, curved, oval, and/or curved. However, in some embodiments, the lid includes a channel connecting at least one equipment-facing port and at least one reservoir-facing port, where the ports cannot be placed directly opposite each other. This embodiment may be useful, for example, when there is a need to adapt between equipment access locations and reservoir locations, for example when the same equipment is desired to support the operation of multiple types of perfusion disposables.
일부 실시양태에서, 압력 덮개는 상기 압력 덮개와 적어도 1개의 저장소 사이에 압력 밀봉을 형성하도록 적합화된다. 일부 실시양태에서, 압력 덮개는 덮개-대-저장소 압력 밀봉을 형성하는 적어도 1개의 저장소와 맞물린다. 일부 실시양태에서, 압력 덮개는 상기 압력 덮개와 적어도 1개의 장비 사이에 압력 밀봉을 형성하도록 적합화된다. 일부 실시양태에서, 압력 덮개는 덮개-대-장비 압력 밀봉을 형성하는 적어도 1개의 장비와 맞물린다. 임의의 덮개-대-저장소 밀봉 및 덮개-대-장비 밀봉은 관련 기술분야에 공지된 임의의 밀봉 방법을 이용할 수 있고, 예를 들어 페이스 밀봉, 방사상 밀봉, 테이퍼드 밀봉, 마찰 결합 또는 이들의 조합의 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 임의의 밀봉은 1개 이상의 개스킷, o-링, 탄성 물질, 유연성 물질, 접착제, 밀봉제, 그리스 또는 이들의 조합물을 이용할 수 있다. 완전한 압력 밀봉이 필요하지 않을 수 있기 때문에 본 발명이 완전한 압력 밀봉을 갖는 디자인으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 오히려, 장비가 압력을 능동적으로 조절하여 누출을 보상할 수 있기 때문에, 어느 정도 양의 기체 누출은 용인될 수 있다. 한 측면 또는 양 측면에서 완전한 밀봉을 얻기 위한 요건을 완화시켜, 디자인을 단순화시키고 비용을 감소시킬 수 있다. In some embodiments, the pressure shroud is adapted to form a pressure seal between the pressure shroud and at least one reservoir. In some embodiments, the pressure cover engages at least one reservoir forming a cover-to-reservoir pressure seal. In some embodiments, a pressure shroud is adapted to form a pressure seal between the pressure shroud and at least one piece of equipment. In some embodiments, the pressure cover engages at least one device forming a cover-to-equipment pressure seal. Any lid-to-reservoir seal and lid-to-equipment seal may utilize any sealing method known in the art, such as face seal, radial seal, tapered seal, friction bond, or combinations thereof. Can be selected from the group. Any of the above seals may utilize one or more gaskets, o-rings, elastic materials, flexible materials, adhesives, sealants, grease, or combinations thereof. The present invention is not intended to be limited to designs with complete pressure sealing, as complete pressure sealing may not be necessary. Rather, a certain amount of gas leakage can be tolerated because the equipment can actively adjust pressure to compensate for the leak. By relaxing the requirement to obtain a complete seal on one or both sides, the design can be simplified and costs reduced.
일부 실시양태에서, 압력 덮개는 로드 집중기를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 압력 덮개는 적어도 1개의 장비-대면 포트를 둘러싸는 융기부를 포함한다. 일부 실시양태에서, 압력 덮개는 적어도 1개의 저장소-대면 포트를 둘러싸는 융기부를 포함한다. 이러한 로드 집중기가 신뢰성을 개선시키거나 필요한 힘을 감소시킴으로써 압력 밀봉을 개선시키도록 작용할 수 있음이 관련 기술분야에 공지되어 있고, 관련 기술분야에 공지된 디자인에는 예를 들어 직사각형, 반원형, 삼각형, 사다리꼴 및 다각형 융기부가 포함된다. 따라서, 장비-대면 포트를 둘러싸는 로드 집중기를 사용하여 덮개-대-장비 압력 밀봉을 개선시킬 수 있고, 저장소-대면 포트를 둘러싸는 로드 집중기를 사용하여 덮개-대-저장소 압력 밀봉을 개선시킬 수 있다.In some embodiments, the pressure shroud includes a load concentrator. For example, in some embodiments, the pressure shroud includes a ridge surrounding at least one equipment-facing port. In some embodiments, the pressure shroud includes a ridge surrounding at least one reservoir-facing port. It is known in the art that such load concentrators can act to improve pressure seals by improving reliability or reducing the forces required, and designs known in the art include, for example, rectangular, semicircular, triangular, trapezoidal. and polygonal ridges. Therefore, the lid-to-equipment pressure seal can be improved by using a load concentrator surrounding the equipment-facing port, and the lid-to-reservoir pressure seal can be improved by using a load concentrator surrounding the reservoir-facing port. there is.
일부 실시양태에서, 압력 덮개는 여과기를 포함한다. 예를 들어, 압력 덮개는 막 여과기, 소결된 여과기, 섬유-기재 여과기 및/또는 트랙-에칭된 여과기를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 여과기는 관통-구멍 포트 및/또는 그의 개구부 중 하나 내에 또는 인접하여 배치된다. 일부 실시양태에서, 상기 여과기는 덮개에 포함된 채널 및/또는 상기 채널의 개구부 중 하나 내에 또는 인접하여 배치된다.In some embodiments, the pressure cover includes a strainer. For example, the pressure cover can include membrane filters, sintered filters, fiber-based filters, and/or track-etched filters. In some embodiments, the filter is disposed within or adjacent to one of the through-hole ports and/or openings thereof. In some embodiments, the strainer is disposed within or adjacent to one of the channels included in the lid and/or openings in the channels.
일부 실시양태에서, 여과기는 저장소의 멸균성을 개선시키고/거나 입자, 오염물 또는 미생물을 차단하도록 선택된다. 일부 실시양태에서, 여과기는 0.4um 이하, 0.2um 내지 2um, 1um 내지 10um, 5um 내지 20um, 10um 내지 50um의 유효한 공극 크기를 특징으로 한다. 0.4um 이하의 유효한 공극 크기를 특징으로 하는 여과기가 멸균성을 유지하는데 바람직한 것으로 관련 기술분야에 공지되어 있다. 그러나, 여과기, 예컨대 25um 유효한 공극 크기를 갖는 포렉스(Porex) 4901이 멸균성을 유지하는데 효과적인 것으로 확인되었다.In some embodiments, the filter is selected to improve the sterility of the reservoir and/or block particles, contaminants, or microorganisms. In some embodiments, the filter is characterized by an effective pore size of 0.4 um or less, 0.2 um to 2 um, 1 um to 10 um, 5 um to 20 um, 10 um to 50 um. It is known in the art that filters featuring an effective pore size of 0.4 um or less are desirable for maintaining sterility. However, filters such as Porex 4901 with a 25um effective pore size were found to be effective in maintaining sterility.
일부 실시양태에서, 압력 덮개는 1개 이상의 개스킷을 포함한다. 일부 실시양태에서, 1개 이상의 개스킷은 압력 밀봉을 허용하거나 개선시키도록 적합화된다 (그럼에도 불구하고 완전한 밀봉이 아닐 수 있음). 일부 실시양태에서, 적어도 1개 개스킷은 상기 덮개의 저장소-접촉 표면 상에 배치된다. 일부 실시양태에서, 적어도 1개 개스킷은 상기 덮개의 장비-접촉 표면 상에 배치된다. 일부 실시양태에서, 개스킷은 다수개의 저장소를 갖는 압력 밀봉을 허용하거나 개선시키도록 적합화된다. 일부 실시양태에서, 개스킷은 다수개의 장비-대면 포트에서 압력 밀봉을 허용하거나 개선시키도록 적합화된다. 일부 실시양태에서, 1개 이상의 개스킷은 엘라스토머, 유연성 물질, o-링 및/또는 이들의 조합물을 포함한다. 일부 실시양태에서, 1개 이상의 개스킷은 압출, 캐스팅, 사출 성형 (예컨대, 반응-사출 성형), 다이 커팅 및/또는 이들의 조합에 의해 형성된다. 일부 실시양태에서, 적어도 1개 개스킷은 접착 (예를 들어, 접착제 테이프 사용), 클램핑, 스크류 다운, 결합, 열 스테이크, 용접 (예를 들어, 초음파에 의해, 레이저에 의해), 융합 (예를 들어, 용매-보조된 결합) 및/또는 이들의 조합에 의해 덮개에 기계적으로 커플링된다.In some embodiments, the pressure cover includes one or more gaskets. In some embodiments, one or more gaskets are adapted to allow or improve pressure sealing (which may nevertheless not be a complete seal). In some embodiments, at least one gasket is disposed on the reservoir-contacting surface of the lid. In some embodiments, at least one gasket is disposed on the equipment-contacting surface of the cover. In some embodiments, the gasket is adapted to allow or improve pressure sealing with multiple reservoirs. In some embodiments, gaskets are adapted to allow or improve pressure sealing at multiple equipment-facing ports. In some embodiments, the one or more gaskets include elastomers, flexible materials, o-rings, and/or combinations thereof. In some embodiments, one or more gaskets are formed by extrusion, casting, injection molding (e.g., reaction-injection molding), die cutting, and/or combinations thereof. In some embodiments, the at least one gasket can be glued (e.g., using an adhesive tape), clamped, screwed down, bonded, heat staked, welded (e.g., ultrasonically, by a laser), fused (e.g. (e.g., solvent-assisted bonding) and/or combinations thereof.
예를 들어, 덮개의 본 발명의 실시양태 중 하나는 덮개를 통해 소통하도록 이어진 (임의적인) 칩의 기압식 (예를 들어, 진공) 제어를 가능하게 하는 포트 (5)를 포함한다 (도 2a-2e 참고). 덮개가 기압식 압력에 의한 소통으로만 제한되는 것으로 의도되지 않으며, 덮개가 추가로 유체 또는 전기 접속부와 소통할 수 있는 것이 고려된다. For example, one of the inventive embodiments of the cover includes
한 실시양태에서, 덮개는 감지기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 덮개는 예를 들어 1개 이상의 저장소 상에서 발생하는 압력을 측정하기 위해 압력 감지기를 포함할 수 있다. 추가로, 덮개는 저장소에 존재하는 액체의 양을 측정하기 위해 또는 특정한 충전 (또는 고갈) 역치를 통과하였는지 여부를 측정하기 위해 액체-수준을 감지하는 것을 포함할 수 있다. 이는 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 한 실시양태에서, 광학적으로 굴절률 차이를 이용하는 검출 액체가 고려된다. 이 실시양태에서, 공기-충전된 구획 및 채널은 빛을 분산시키는 반면에, 액체 또는 유체-충전된 채널은 빛을 집중시킨다. 더욱 구체적으로, 액체의 굴절률은 1.3 내지 1.5인 반면에, 공기의 굴절률은 단지 1.0이다. 한 실시양태에서, 각각의 광학적 감지기는 한 쌍의 IR 방출기 (SEP8736, 880 nm, 허니웰(Honeywell)) 및 포토트랜지스터 (SDP8436, 880 nm, 허니웰)로 구성된다. 이 실시양태에서, IR은 간섭광에 덜 민감하기 때문에 가시광에 걸쳐 선택된다.In one embodiment, the cover can include a sensor. For example, the cover may include a pressure sensor, for example to measure the pressure occurring on one or more reservoirs. Additionally, the cover may include liquid-level sensing to determine the amount of liquid present in the reservoir or whether a particular filling (or depletion) threshold has been passed. This can be done in a variety of ways. In one embodiment, a detection liquid that optically utilizes a difference in refractive index is contemplated. In this embodiment, the air-filled compartments and channels disperse the light, while the liquid or fluid-filled channels focus the light. More specifically, the refractive index of liquid is between 1.3 and 1.5, whereas the refractive index of air is only 1.0. In one embodiment, each optical detector consists of a pair of IR emitters (SEP8736, 880 nm, Honeywell) and a phototransistor (SDP8436, 880 nm, Honeywell). In this embodiment, IR is selected over visible light because it is less sensitive to interfering light.
다양한 저장소로부터 유체를 용이하게 제거하는 (예를 들어, 샘플을 취하는, 배지를 보충하는, 시험 작용제를 첨가하는 등) 능력이 바람직한 특징이다. 특히 바람직한 특징은 이러한 작업을 위한 표준 실험실 피펫 및 시린지의 사용을 가능하게 한다. 그러나, 이러한 유체적 접근 (특히 피펫을 사용함)은 접근된 저장소가 환경에 대해 개방되는 것이 필요하다. 즉 개구부가 저장소의 오염 수단을 제공할 수 있기 때문에, 이는 특히 칩 또는 일회용품이 장비의 외부에서 수송되거나 사용되는 경우에 바람직하지 않다. 이 문제에 대한 전형적인 해결책은, 접근하고 있지 않을 때 1개 이상의 저장소에 적용될 수 있는 덮개를 포함하도록 하는 것이다. 그러나, 전형적으로 사용자가 덮개를 능동적으로 설치하고 제거해야 할 뿐만 아니라 덮개를 장비 근처에서 멸균 방식으로 유지해야 하기 때문에, 단순히 덮개를 포함시키는 것은 기술의 이용을 복잡하게 만들 수 있다.The ability to easily remove fluid from various reservoirs (e.g., take samples, replenish media, add test agents, etc.) is a desirable feature. A particularly desirable feature is that it allows the use of standard laboratory pipettes and syringes for this task. However, such fluidic access (especially using pipettes) requires that the accessed reservoir be open to the environment. This is undesirable, especially when chips or disposables are transported or used outside of the equipment, as the openings may provide a means for contamination of the reservoir. A typical solution to this problem is to include covers that can be applied to one or more bins when they are not being accessed. However, simply including a cover can complicate the use of the technology because the user typically must not only actively install and remove the cover, but also maintain the cover in a sterile manner near the equipment.
하나의 해결책은 시스템의 일부로서 (배양물 장비에 통합되건 별도의 모듈에 통합되건 간에) 덮개를 자동으로 제거 및/또는 설치하는 수단을 포함시키는 것이다. 예를 들어, 시스템은 배치된 관류 일회용품에 설치된 덮개와 맞물리고, 압력 시스템과 맞물리기 전에 그를 제거할 수 있는 기계적 작동기를 포함할 수 있다. 이 기계적 작동기는 관류 일회용품의 제거시에 덮개를 재설치할 수 있다. 대안적인 실시양태에서, 시스템은 덮개를 제거하기 전에 또는 제거할 때 관류 일회용품에 적용하기 위한 수단, 예를 들어 보관된 덮개의 매거진으로부터 기원하는 덮개를 포함한다. One solution is to include means to automatically remove and/or install the cover as part of the system (whether integrated into the culture equipment or in a separate module). For example, the system may include a mechanical actuator that can engage a cover installed on a deployed irrigation disposable and remove it prior to engagement with the pressure system. This mechanical actuator allows reinstallation of the cover upon removal of the irrigation disposable. In an alternative embodiment, the system comprises means for applying a cover to a perfusion disposable product before or upon removal of the cover, for example, a cover originating from a magazine of stored covers.
(이전 문단에서 논의된) 덮개를 자동으로 제거 및/또는 설치하는 수단을 가진 시스템의 단점은 실제로 작업을 어렵게 만들 수 있는 1개 이상의 기계적 작동기를 필요로 한다는 점이다. 또 다른 과제는 다음과 같다: 저장소 및 특히 그의 개구부의 디자인은 액체 접근 (수동 샘플 채취 또는 피펫을 이용한 보충), 압력-구동 시스템 (예를 들어, 장비에 대한 양호한 압력 밀봉을 보장함) 및 제조 (예를 들어, 저장소의 사출 성형)에 대한 요구를 만족시키는 것을 목적으로 한다. 실제로, 이들 요건은 서로 상충될 수 있다. 예를 들어, 수동 접근은 넓은 저장소 개구부를 요구할 수 있지만, 대조적으로 장비에 대한 힘을 감소시키기 위해 압력 접속부가 더 좁은 것이 바람직할 수 있다. A disadvantage of systems with means to automatically remove and/or install covers (discussed in the previous paragraph) is that they require one or more mechanical actuators which can make the task difficult in practice. Additional challenges include: the design of the reservoir and especially its openings, which require liquid access (manual sampling or replenishment using pipettes), pressure-actuated systems (ensuring a good pressure seal to the equipment, for example) and manufacturing. It aims to satisfy the needs for (e.g. injection molding of reservoirs). In practice, these requirements may conflict with each other. For example, manual access may require a wide reservoir opening, but in contrast it may be desirable to have a narrower pressure connection to reduce forces on the equipment.
본원에 개시된 보다 양호한 해결책은 "압력 덮개"를 포함하는 것이다 (도 2a, 2b, 2c 및 2d 참고). 이 압력 덮개는 오염 가능성을 감소시키기 위해 저장소 상에 설치될 수 있고, 관류 일회용품이 장비와 맞물리는 동안 거의 제자리에 있도록 고안된다. 장비와 맞물리는 동안 거의 제자리에 있도록 하기 위해, 덮개는 바람직하게는 a) (예를 들어, 양압 또는 부압을 수용하기 위해) 장비와 접속하도록 고안된 1개 이상의 특징부, b) (예를 들어, 압력 밀봉을 생성하거나 또는 기체 누출을 최소화시켜 압력이 저장소에 인가되도록 하기 위해) 1개 이상의 저장소와 접속하도록 고안된 1개 이상의 특징부, 및 c) 특징부 (a)의 적어도 일부분 및 특징부 (b)의 적어도 일부분과 소통하는 압력을 위한 수단을 포함한다. 압력 덮개 또는 그의 일부분은 투명 또는 반투명일 수 있다. 이는 예를 들어 저장소 내의 액체 수준을 보는 것을 가능하게 할 수 있다. 압력 덮개는 각각의 저장소의 성질 또는 명칭을 표시하는 마킹을 포함할 수 있다. A better solution disclosed herein is to include a “pressure cover” (see FIGS. 2A, 2B, 2C and 2D). This pressure cover can be installed on the reservoir to reduce the possibility of contamination and is designed to remain virtually in place while the perfusion disposable is engaged with the equipment. To ensure that it remains substantially in place while engaging the equipment, the cover preferably includes a) one or more features designed to interface with the equipment (e.g., to receive positive or negative pressure), and b) (e.g., one or more features designed to interface with one or more reservoirs (to create a pressure seal or minimize gas leakage so that pressure is applied to the reservoir), and c) at least a portion of feature (a) and feature (b) ) includes means for pressure communicating with at least a portion of the The pressure cover or portion thereof may be transparent or translucent. This may make it possible to view the liquid level in the reservoir, for example. The pressure cover may include markings indicating the nature or name of each reservoir.
압력 덮개의 한 실시양태에서, 압력 덮개에 있는 (예를 들어, 그의 상부에 있는) 개구부는 오염물에 대해 개방된 표면 구역을 감소시키고/거나 압력 밀봉에 적용되는 구역을 감소시키기 위해 저장소보다 작을 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 덮개는 고체 및 입자가 들어가는 것을 방지하기 위해 여과기 또는 다수개의 여과기 (38)를 포함할 수 있다 (도 2a 참고). 예를 들어, 덮개는 박테리아 및 다른 오염물의 진입을 감소시키는 것으로 공지된 0.2um 또는 0.4um 여과기를 포함할 수 있다. 이러한 여과기를 위해 여러 물질 및 기술을 이용할 수 있다. 여과기가 액체가 아니라 압력만을 전달할 필요가 있기 때문에, 예를 들어 트랙-에칭된 여과기 (예를 들어, PTFE, 폴리카르보네이트, PET), 종이 여과기, 다공성 및 팽창된 물질 (예를 들어, 셀룰로스 및 유도체, 폴리프로필렌 등), 소결된 물질 (예를 들어, 포렉스 여과기)을 사용할 수 있다.In one embodiment of the pressure cover, the opening in the pressure cover (e.g., at the top thereof) may be smaller than the reservoir to reduce the surface area open to contaminants and/or reduce the area subject to pressure sealing. there is. In another embodiment, the lid may include a strainer or
한 실시양태에서, 덮개는 기체 흐름은 허용하지만 액체 흐름은 거의 허용하지 않는 수단을 포함할 수 있다. 그 예로는 소수성 다공성 막 또는 여과기, 기체 투과성 막 또는 여과기 등이 포함된다. 이 접근법은 또한 유출 가능성을 감소시키는데 도움이 될 수 있다.In one embodiment, the cover may include means to allow gas flow but little liquid flow. Examples include hydrophobic porous membranes or filters, gas permeable membranes or filters, etc. This approach can also help reduce the likelihood of leaks.
한 실시양태에서, 덮개는 압력을 전달하도록 변형될 수 있는 변형가능한 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이는 양압이 인가됨에 따라 저장소로 이어지는 탄성 또는 플라스틱 막일 수 있다. 유사하게, 덮개는 장비로부터 1개 이상의 저장소에 압력을 전달하기 위해 사용되는 플런저를 포함할 수 있다. 막 또는 플런저가 역방향 힘을 인가할 수 있기 때문에, 원하는 압력이 저장소의 내부에 인가되는 것을 보장하도록 주의해야 한다. 이는 예를 들어 a) 역방향 힘이 작거나 막, 플런저 또는 작동 압력 범위의 디자인을 통해 이해되도록 보장하고, b) 저장소 내부의 압력을 측정하고 이를 이용하여 인가된 압력을 제어하고, c) 인가된 압력을 제어하기 위해 생성된 흐름을 모니터링함으로써 수행될 수 있다. 변형가능한 부분은 압력을 소통하는 한 방법을 제공한다.In one embodiment, the cover can include a deformable portion that can be deformed to transmit pressure. For example, this may be an elastic or plastic membrane that leads to a reservoir as positive pressure is applied. Similarly, the cover may include a plunger used to transfer pressure from the equipment to one or more reservoirs. Because the membrane or plunger may apply a reverse force, care must be taken to ensure that the desired pressure is applied to the interior of the reservoir. This, for example, a) ensures that the reverse force is small or understood through the design of the membrane, plunger or operating pressure range, b) measures the pressure inside the reservoir and uses this to control the applied pressure, and c) ensures that the applied pressure is controlled. This can be done by monitoring the generated flow to control the pressure. The deformable part provides a way to communicate pressure.
압력 덮개의 한 측면 (장비-대면 또는 관류 일회용품-대면) 뿐만 아니라 각각의 마주보는 표면 (압력 덮개와 상호작용하는 장비 및 관류-일회용품 특징부)은 수많은 상이한 방식으로 압력 밀봉을 가능하게 하도록 고안될 수 있다. 한 실시양태에서, 본 발명은 1개 이상의 탄성 또는 유연성 물질을 포함하는 1개 이상의 영역을 고려한다. 한 실시양태에서, 이는 예를 들어 엘라스토머성 또는 유연성 물질 (예를 들어, 실리콘, SEBS, 폴리프로필렌, 바이톤(Viton), 고무 등)로 제조될 수 있는 1개 이상의 개스킷 (도 2a 참고)에 의해 수행된다. 개스킷은 다양한 방식으로, 예컨대 편평한 시트 절단, o-링 (반드시 둥근 형태이거나 횡단면일 필요는 없음) 등으로 성형될 수 있다. 한 실시양태에서, 이는 로드 집중기로서 작용하는 1개 이상의 융기부에 의해 수행된다 (도 2c 참고). 이론에 구애되기를 바라지 않고, 이들은 밀봉 힘을 국부화시켜 상승된 국부화된 밀봉 압력을 생성하도록 작용한다. 이들 융기부는 잠재적으로 마주보는 표면 상의 개스킷 또는 유연성 물질과 맞물린다. 융기부의 형태 (특히 마주보는 표면과 맞물리는 형태의 부분)를 고안하는 것을 주의해야 하는데, 이는 상기 형태가 필요한 밀봉 압력에 대한 실질적인 효과를 가질 수 있기 때문이다. 다양한 형태 (예를 들어, 직사각형, 삼각형, 사다리꼴, 반원형 또는 원형 구획 등)가 고려된다. 한 실시양태에서, 밀봉 투쓰는 개선된 밀봉을 위해 사다리꼴 형태를 갖는다 (도 2c 참고). 대안적으로, 개스킷은 오버몰딩된 엘라스토머 (예를 들어, 실리콘, SEBS 등)의 형태로 저장소 또는 덮개에 통합될 수 있다. 이어서, 상기 오버몰딩된 엘라스토머 자체는 밀봉으로서 작용하는 적절한 형태 (예를 들어, 투쓰 또는 o-링 반원 구획)를 갖는다.One side of the pressure shroud (equipment-facing or perfusion disposable-facing) as well as each opposing surface (equipment and perfusion-disposable features that interact with the pressure shroud) may be designed to enable pressure sealing in a number of different ways. You can. In one embodiment, the present invention contemplates one or more regions comprising one or more elastic or flexible materials. In one embodiment, it is attached to one or more gaskets (see Figure 2A), which may be made of, for example, elastomeric or flexible materials (e.g., silicone, SEBS, polypropylene, Viton, rubber, etc.). is carried out by Gaskets can be formed in a variety of ways, such as cut into flat sheets, o-rings (not necessarily round or cross-sectioned), etc. In one embodiment, this is accomplished by one or more ridges acting as load concentrators (see Figure 2C). Without wishing to be bound by theory, they act to localize the sealing force and create an elevated localized sealing pressure. These ridges potentially engage a gasket or flexible material on the opposing surface. Care must be taken to design the shape of the ridges (particularly those that are shaped to engage the opposing surfaces), as this may have a substantial effect on the sealing pressure required. Various shapes (e.g., rectangular, triangular, trapezoidal, semicircular or circular sections, etc.) are contemplated. In one embodiment, the sealing tooth has a trapezoidal shape for improved sealing (see Figure 2C). Alternatively, the gasket may be incorporated into the reservoir or lid in the form of an overmolded elastomer (e.g., silicone, SEBS, etc.). The overmolded elastomer itself then has a suitable shape (eg, a tooth or o-ring semicircular section) to act as a seal.
접근법이 단일 디자인으로 제한될 필요는 없다. 한 실시양태에서, 본 발명은 1개 이상의 탄성 또는 유연성 물질을 포함하는 1개 이상의 영역의 조합물을 고려한다. 더욱이, 개스킷 또는 융기부는 저장소에 따라 수행될 수 있고, 인가된 압력의 측면에서 서로 격리되거나, 또는 2개 이상의 저장소를 포함할 수 있으며, 이는 복잡함을 감소시킬 수 있다. 한 실시양태에서 (도 2d 참고), 통로는 저장소 챔버 - 커버 조립체 밀봉부의 모든 챔버를 둘러싸서, 각각의 챔버를 서로 격리시킨다. 한 실시양태에서 (도 2d 참고), 2개의 저장소가 있으며, 이들 각각은 주입 챔버 (6a, 6b) 및 배출 챔버 (7a, 7b), 및 칩 또는 다른 미소유체 장치에 진공을 전달할 수 있는 별도의 (임의적인) 진공 챔버 (8)를 갖는다. 한 실시양태에서 (도 2e), 저장소 챔버 - 커버 조립체 밀봉부는 밀봉 투쓰 (9)를 포함한다.The approach need not be limited to a single design. In one embodiment, the present invention contemplates a combination of one or more regions comprising one or more elastic or flexible materials. Moreover, the gasket or ridge can be carried along the reservoir, isolated from each other in terms of applied pressure, or can comprise two or more reservoirs, which can reduce complexity. In one embodiment (see Figure 2D), a passageway surrounds all chambers of the reservoir chamber-cover assembly seal, isolating each chamber from the other. In one embodiment (see Figure 2D), there are two reservoirs, each of which is an injection chamber (6a, 6b) and an evacuation chamber (7a, 7b), and a separate reservoir capable of delivering vacuum to the chip or other microfluidic device. It has an (optional) vacuum chamber (8). In one embodiment (FIG. 2E), the reservoir chamber-cover assembly seal includes sealing teeth (9).
완전한 압력 밀봉이 필요하지 않을 수 있기 때문에 본 발명이 완전한 압력 밀봉을 갖는 디자인으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 오히려, 장비가 압력을 능동적으로 조절하여 누출을 보상할 수 있기 때문에, 어느 정도 양의 기체 누출은 용인될 수 있다. 한 측면 또는 양 측면에서 완전한 밀봉을 얻기 위한 요건을 완화시켜, 디자인을 단순화시키고 비용을 감소시킬 수 있다. The present invention is not intended to be limited to designs with complete pressure sealing, as complete pressure sealing may not be necessary. Rather, a certain amount of gas leakage can be tolerated because the equipment can actively adjust pressure to compensate for the leak. By relaxing the requirement to obtain a complete seal on one or both sides, the design can be simplified and costs reduced.
압력 덮개는 저장소 상에 (관류 일회용품 위에 있건 칩 바로 위에 있건 간에) 다양한 상이한 방식으로 고정되거나 놓일 수 있다. 실시양태는 덮개와 저장소(들) 사이의 액체 또는 기체 밀봉이 심지어 장비의 외부에 존재하는 경우 (예를 들어, 덮개가 장비 이외의 다른 것으로 제자리에 단단히 고정될 수 있음), 및 밀봉이 장비의 작용에 의해 생성되는 경우 (예를 들어, 관류 동안에 장비가 저장소에 대해 덮개를 가압함)를 포함할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 본 발명은 조합된 접근법을 고려하며, 예를 들어 상기 첫번째 옵션에서와 같이 덮개는 적어도 부분적인 밀봉을 생성하도록 고안되지만, 상기 두번째 옵션에서와 같이 밀봉은 장비의 작용에 의해 승인되거나 보장된다. 심지어 장비의 외부에 있는 저장소에 대해 덮개의 밀봉을 적어도 어느 정도로 제공하는 접근법의 이점은, 이들이 (예를 들어, 취급 또는 수송으로 인한) 유출 및 오염의 위험을 감소시킬 수 있다는 점이다.The pressure cover can be secured or placed on the reservoir (whether on a perfusion disposable or directly on the chip) in a variety of different ways. Embodiments are where the liquid or gas seal between the lid and the reservoir(s) is even external to the equipment (e.g., the lid may be held securely in place by something other than the equipment), and the seal is of the equipment. These may include those produced by action (e.g., the device presses the lid against the reservoir during perfusion). In another embodiment, the invention contemplates a combined approach, for example, as in the first option above, the lid is designed to create at least a partial seal, but as in the second option above, the seal is formed by the action of the equipment. approved or guaranteed. An advantage of approaches that provide at least some degree of sealing of covers even for reservoirs external to the equipment is that they can reduce the risk of spills and contamination (e.g., due to handling or transport).
압력 덮개를 고정하거나 놓는 접근법의 예에는 (상기 세 가지 접근법 중 어느 것에 속하는 지와는 무관하게) 다음이 포함된다: a) 덮개를 저장소 또는 관류 일회용품 위에 간단히 놓을 수 있음 (이는 덮개의 오버핸딩 부분에 의해 보조될 수 있기 때문에, 덮개를 간단히 슬라이딩해낼 수 없음); b) 덮개를 제자리에서 나사로 조이거나, 글루로 붙이거나 또는 피닝할 수 있음; 및 c) 덮개를 제자리에서 클립핑할 수 있음. 대안적인 실시양태에서, 이는 또한 스프링에 의해 아래로 고정될 수 있으며, 예를 들어 힌지된 덮개는 덮개를 밀폐시키도록 힘을 가하는 스프링을 갖는다. Examples of approaches for securing or placing a pressure sheath (regardless of which of the three approaches above) include: a) the sheath can be simply placed over the reservoir or irrigation disposable (this can be done by simply placing the overhanding portion of the sheath); Because it can be assisted by , the cover cannot simply be slid off); b) Covers can be screwed, glued or peened in place; and c) the cover can be clipped in place. In an alternative embodiment, it may also be held down by a spring, for example a hinged lid having a spring that applies a force to close the lid.
클립 특징부는 덮개, 관류 일회용품, 칩 또는 이들의 조합물에 존재할 수 있다. 추가로, 일부 실시양태는 클립핑 부재 (즉, 덮개를 제자리에 클립핑하기 위한 별도의 조각)를 제공하는 별도의 기판을 사용한다. 클립핑 접근법의 이점은, 덮개를 제자리에 여전히 고정하는 동안 덮개의 쉬운 적용 및 제거를 용이하게 할 수 있다는 점이다. 클립핑은 임의적일 수 있으며, 예를 들어 이는 장치를 운송 또는 수송할 때 적용될 수 있고, 규칙적인 사용 동안에는 무시될 수 있다. Clip features may be present on a sheath, irrigation disposable, chip, or combinations thereof. Additionally, some embodiments use a separate substrate that provides a clipping member (i.e., a separate piece to clip the lid in place). The advantage of the clipping approach is that it can facilitate easy application and removal of the cover while still holding the cover in place. Clipping may be arbitrary, for example it may be applied when transporting or transporting the device, or it may be ignored during regular use.
일부 실시양태에서, 덮개는 비대칭이거나, 또는 덮개가 관류 일회용품 및/또는 장비에 대해 정확하게 배향되는 것을 보장하기 위해 자물쇠와 열쇠(lock-and-key) 특징부를 포함한다.In some embodiments, the cover is asymmetrical or includes a lock-and-key feature to ensure that the cover is correctly oriented relative to the perfusion disposable product and/or equipment.
관류 일회용품 (PD)의 여러 특징부는 잠재적으로 "칩" 자체에 또는 칩에 커플링되는 상이한 장치에 포함될 수 있다. 저장소가 예를 들어 칩에 포함되는 경우, 칩의 바로 위에 있는 압력 덮개를 사용할 수 있다. Several features of a perfusion disposable product (PD) could potentially be included in the “chip” itself or in a different device coupled to the chip. If the reservoir is contained within a chip, for example, a pressure shroud directly on top of the chip may be used.
압력 덮개가 관류 일회용품 또는 관류 매니폴드 조립체 내의 1개 이상의 저장소의 가압과 관련하여 상기에서 논의되었지만, 압력 덮개가 이들 실시양태의 사용만으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 실제로, 압력 덮개가 다른 미소유체 장치와 함께 사용될 수 있는 것이 고려된다. 압력 덮개는 이동가능하거나 또는 다른 미소유체 장치에 제거가능하게 부착되어, 내부에서 부재 (예를 들어, 저장소)로의 개선된 접근을 가능하게 할 수 있다. 압력 덮개는 이러한 다른 장치로부터 제거될 수 있고, 다른 장치는 덮개없이 사용될 수 있다. 한 실시양태에서, 다른 미소유체 장치는 막 상에 및/또는 1개 이상의 미소채널 내에 또는 상에 세포를 포함한다.Although the pressure shroud is discussed above in relation to pressurizing one or more reservoirs within a perfusion disposable or perfusion manifold assembly, the pressure shroud is not intended to be limited to use only in these embodiments. In fact, it is contemplated that the pressure sheath may be used with other microfluidic devices. The pressure cover may be movable or removably attached to another microfluidic device to allow improved access to the member (e.g., reservoir) from within. The pressure cover can be removed from these other devices and the other devices can be used without the cover. In one embodiment, the other microfluidic device comprises cells on a membrane and/or in or on one or more microchannels.
B. 트레이 시스템B. Tray system
장비 자체를 예를 들어 인큐베이션 구역으로부터 제거할 필요없이 장비로부터 칩 및/또는 관류 일회용품을 제거할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 칩 및/또는 관류 일회용품의 그룹을 함께 제거할 수 있는 것이 바람직하다. 이는 칩/일회용품 상에서 수행되는 작동 (예를 들어, 배지 보충, 작용제 투여, 샘플 채취)이 자동으로 또는 수동으로 수행되는지 여부와는 무관하게 상기 작동이 종종 한 번에 일괄적으로 수행되어야 하기 때문에다. 예를 들어, 생물안전성 캐비넷 또는 배양 후드로 수송하는데 도움이 되는 경우에만 칩/일회용품의 그룹을 한 번에 제거하는 것이 편리하다.It is desirable to be able to remove the chip and/or perfusion disposables from the equipment without having to remove the equipment itself, for example from the incubation area. It is also desirable to be able to remove groups of chips and/or irrigation disposables together. This is because the operations performed on the chip/disposable (e.g., media replenishment, agent administration, sample collection) often have to be performed in batches, regardless of whether they are performed automatically or manually. . For example, it is convenient to remove a group of chips/disposables at once only if this will facilitate transport to a biosafety cabinet or culture hood.
이러한 요구를 다루기 위해, 한 실시양태에서, 본 발명은 관류 일회용품이 그룹으로 트레이 시스템에 의해 장비 (또는 모듈)로 삽입되거나 그로부터 제거될 수 있는 시스템을 고려한다 (도 6 참고). 예를 들어, 이 실시양태는 각각의 장비가 각각 6개의 관류-일회용품을 갖는 2개의 트레이 (또는 랙)를 수용하는 것을 허용한다 (8a 및 8b).To address this need, in one embodiment, the present invention contemplates a system in which perfusion disposables can be inserted into or removed from equipment (or modules) in groups by a tray system (see Figure 6). For example, this embodiment allows each equipment to accommodate two trays (or racks) with six perfusion-disposables each (8a and 8b).
한 실시양태에서, 트레이 (또는 랙) (32)는 관류 일회용품 (10)과 장비 (30)의 정렬 (예를 들어, 저장소 또는 포트 위치와 장비에 포함된 상응하는 압력 또는 유체 접속부의 정렬)을 용이하게 할 수 있다. 이는 수많은 방식으로, 예컨대 트레이 내에 관류 일회용품 (또는 이들을 보유하는 임의의 추가의 부재)에 대한 위치화 특징부를 제공함으로써 및 장비 내에 트레이에 대한 위치화 특징부 및 관류 일회용품에 대한 정렬 특징부 (57)를 제공함으로써 수행될 수 있다 (도 10b 참고). 이러한 정렬을 지지하기 위해 사용될 수 있는 특징부에는 정합을 촉진시키기 위한 기준 표면, 핀, 가이드, 성형된 표면 (예를 들어, 필렛(fillet) 및/또는 챔퍼(chamfer)), 스프링 또는 탄성 부재 등이 포함된다. 이들은 트레이, 장비, 관류 일회용품 또는 이들의 조합물에 포함될 수 있다. In one embodiment, the tray (or rack) 32 provides alignment of the
트레이는 임의적으로 관류 일회용품 또는 장비 접속부로부터 기원하는 누출을 포획하도록 고안될 수 있다. 트레이는 임의적으로 현미경 관찰 또는 검사를 용이하게 할 수 있는 1개 이상의 광학 윈도우를 포함할 수 있다. 이는 트레이를 현미경 또는 다른 검사 장치에 설치하는 것을 가능하게 하여, 트레이로부터 각각의 일회용품을 제거할 필요없이 칩을 관찰할 수 있다. 상응하게는, 트레이는 임의적으로 영상화 작업 거리를 최소화하도록, 예를 들어 현미경 스테이지 상에 편평하게 놓거나 그 안에 들어맞게 하는 등으로 고안될 수 있다. 시스템은 임의적으로 트레이 내에 1개 이상의 관류 일회용품을 유지하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 관류 일회용품을 트레이에 클립핑할 수 있고, 클립 특징부는 관류 일회용품, 트레이, 추가의 기판 또는 이들의 조합물 상에 존재할 수 있다.The tray may optionally be designed to capture leaks originating from perfusion disposables or equipment connections. The tray may optionally include one or more optical windows that may facilitate microscopic observation or inspection. This allows the tray to be mounted on a microscope or other inspection device, allowing the chips to be observed without the need to remove each disposable item from the tray. Correspondingly, the tray can optionally be designed to minimize the imaging distance, for example by lying flat on or fitting into the microscope stage. The system may optionally include means for maintaining one or more irrigation disposables within the tray. For example, a perfusion disposable product can be clipped to a tray, and the clip features can be present on the perfusion disposable product, the tray, an additional substrate, or a combination thereof.
일부 실시양태에서, 트레이 시스템은 캐리어 트레이 (32)에 들어맞는 1개 이상의 서브-트레이 (또는 네스트) (47)를 포함한다 (도 8a 참고). 서브-트레이는 관류 일회용품의 하위 세트 (예를 들어, 3개)를 트레이로부터 동시에 제거하는 것을 허용한다. 이는 예를 들어 칩/일회용품 상에서 수행되는 하나 이상의 작동이 캐리어 트레이에 존재하는 소량의 칩으로부터 이익을 얻는 경우에 유용할 수 있다. 예를 들어, 일부 예에서, 본 발명자들은 현미경 스테이지 상에 한 번에 3개 이하의 일회용품을 설치하여, 칩/일회용품이 그들의 바람직한 인큐베이션 및 관류 환경 외부에서 보내는 시간을 최소화시키는 것을 선호한다. 결과적으로, 이 실시양태는 2개의 서브-트레이 (47)를 지지하는 캐리어 트레이 (32)를 포함하고, 각각의 서브-트레이는 3개의 관류 일회용품 (10)을 지지한다 (도 8a 참고).In some embodiments, the tray system includes one or more sub-trays (or nests) 47 that fit into a carrier tray 32 (see Figure 8A). The sub-tray allows a subset (e.g., three) of perfusion disposables to be removed from the tray simultaneously. This may be useful, for example, if one or more operations performed on the chips/disposables would benefit from a small amount of chips present in the carrier tray. For example, in some instances, we prefer to install no more than three disposables at a time on the microscope stage, minimizing the time the chips/disposables spend outside their preferred incubation and perfusion environment. As a result, this embodiment includes a
서브-트레이는 관류 일회용품을 장비에 대해 정렬시키는 것을 용이하게 할 수 있다. 이는 수많은 방식으로, 예컨대 트레이 내에 관류 일회용품에 대한 위치화 특징부를 제공함으로써, 캐리어 트레이 내에 서브-트레이에 대한 위치화 특징부를 제공함으로써 및 장비 내에 캐리어 트레이를 위한 위치화 특징부를 제공함으로써 수행될 수 있다. 이러한 정렬을 지지하기 위해 사용될 수 있는 특징부에는 정합을 촉진시키기 위한 기준 표면, 핀, 가이드, 성형된 표면 (예를 들어, 필렛 및/또는 챔퍼), 스프링 또는 탄성 부재 등이 포함된다. 이들은 캐리어 트레이, 서브-트레이, 장비, 관류 일회용품 또는 이들의 조합물에 포함될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 관류 일회용품이 서브-트레이에 정렬되고, 상기 서브-트레이가 캐리어 트레이에 정렬되고, 상기 캐리어 트레이가 장비에 정렬되는 실시양태를 고려한다 (도 9a 및 9b 참고). 이들 정렬 모두가 필요한 것으로 의도되지 않으며, 실제로 상기 정렬 중 일부 단계는 생략될 수 있다. 예를 들어, 상기 기재된 임의의 특징부를 이용하여 서브-트레이를 장비에 바로 정렬시킬 수 있고, 정렬의 목적을 위해 캐리어 트레이가 필요하지 않을 수 있다. The sub-tray can facilitate aligning perfusion disposables with respect to the equipment. This can be accomplished in a number of ways, such as by providing positioning features for a perfusion disposable product in the tray, by providing positioning features for a sub-tray in the carrier tray, and by providing positioning features for the carrier tray in the equipment. . Features that may be used to support this alignment include reference surfaces, pins, guides, shaped surfaces (e.g., fillets and/or chamfers), springs or elastic members, etc. to facilitate registration. These may be included in carrier trays, sub-trays, equipment, perfusion disposables, or combinations thereof. For example, the present invention contemplates an embodiment in which perfusion disposables are aligned to a sub-tray, the sub-tray is aligned to a carrier tray, and the carrier tray is aligned to equipment (see FIGS. 9A and 9B). It is not intended that all of these alignments will be required, and in fact some steps of the alignment may be omitted. For example, any of the features described above may be used to align the sub-tray directly to the instrument and no carrier tray may be required for alignment purposes.
서브-트레이는 임의적으로 관류 일회용품 또는 장비 접속부로부터 기원하는 누출을 포획하도록 고안될 수 있다. 서브-트레이는 임의적으로 현미경 관찰 또는 검사를 용이하게 할 수 있는 1개 이상의 광학 윈도우를 포함할 수 있다. 이는 서브-트레이를 현미경 또는 다른 검사 장치에 설치하는 것을 가능하게 하여, 트레이로부터 각각의 일회용품을 제거할 필요없이 칩을 관찰할 수 있다. 상응하게는, 서브-트레이는 임의적으로 영상화 작업 거리를 최소화하도록, 예를 들어 현미경 스테이지 상에 편평하게 놓거나 그 안에 들어맞게 하는 등으로 고안될 수 있다. 시스템은 임의적으로 서브-트레이 내에 1개 이상의 관류 일회용품을 유지하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 관류 일회용품을 서브 트레이에 클립핑할 수 있고, 클립 특징부는 관류 일회용품, 서브-트레이, 추가의 기판 또는 이들의 조합물 상에 존재할 수 있다. 시스템은 임의적으로 캐리어 트레이 내에 서브-트레이를 유지하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서브 트레이를 캐리어 트레이에 클립핑할 수 있고, 클립 특징부는 서브-트레이, 캐리어 트레이, 추가의 기판 또는 이들의 조합물 상에 존재한다.The sub-tray may optionally be designed to capture leaks originating from perfusion disposables or equipment connections. The sub-tray may optionally include one or more optical windows that may facilitate microscopic observation or inspection. This makes it possible to mount the sub-tray on a microscope or other inspection device, allowing the chips to be viewed without having to remove each disposable item from the tray. Correspondingly, the sub-tray can optionally be designed to minimize the imaging distance, for example by lying flat on or fitting into the microscope stage. The system may optionally include means for maintaining one or more perfusion disposables within the sub-tray. For example, a perfusion disposable may be clipped to a sub-tray, and the clip features may be present on the perfusion disposable, the sub-tray, an additional substrate, or a combination thereof. The system may optionally include means for retaining the sub-tray within the carrier tray. For example, a sub-tray can be clipped to a carrier tray, with clip features present on the sub-tray, the carrier tray, an additional substrate, or a combination thereof.
캐리어 트레이와 1개 이상의 서브-트레이 사이에서 원하는 일부 특징부를 분할하는 것이 편리할 수 있다. 예를 들어, 서브-트레이는 광학 윈도우를 제공할 수 있고, 캐리어 트레이는 누출을 포획하도록 고안될 수 있다. 예를 들어, 심지어 캐리어 트레이가 1개의 서브-트레이만을 지지하도록 고안된 경우에도 서브-트레이를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.It may be convenient to split some desired features between the carrier tray and one or more sub-trays. For example, a sub-tray can provide an optical window and a carrier tray can be designed to capture leaks. For example, it may be desirable to include a sub-tray even when the carrier tray is designed to support only one sub-tray.
동일한 장비가 상이한 트레이 또는 서브-트레이 유형, 뿐만 아니라 상이한 개수의 트레이를 지지할 수 있다. 예를 들어, 장비는 2개의 상이한 트레이 유형을 수용할 수 있고, 각각의 트레이 유형은 상이한 유형의 관류 일회용품에 대해 고안될 수 있다. 이러한 경우에, 트레이는 본질적으로 상이한 관류-일회용품 유형을 동일한 장비에 적합화시키는 어댑터로서 작용할 수 있다.The same equipment can support different tray or sub-tray types, as well as different numbers of trays. For example, the equipment may accommodate two different tray types, and each tray type may be designed for a different type of perfusion disposable product. In this case, the tray can essentially act as an adapter to fit different perfusion-disposable types into the same equipment.
한 실시양태에서, 본 발명은 또한 1개 이상의 칩, 관류 일회용품, 트레이 또는 서브-트레이를 수용하도록 고안된 현미경 스테이지, 스테이지-삽입체 또는 어댑터 (예를 들어, 스테이지 삽입체를 플런징하는 것)를 고려한다. 이들은 영상화를 위해 수많은 칩을 "적하시키는" 것을 용이하게 할 수 있고, 상기 칩은 스테이지 상에서 안전하게 유지된다 (이로써 예를 들어 현미경 스테이지가 움직임에 따라 흔들리는 것을 피하게 됨).In one embodiment, the invention also provides a microscope stage, stage-insert, or adapter (e.g., plunging stage insert) designed to receive one or more chips, perfusion disposables, trays, or sub-trays. Consider. These can facilitate "dropping" numerous chips for imaging, while the chips remain securely on the stage (this avoids shaking as the microscope stage moves, for example).
C. 관류 일회용품과 장비의 맞물림C. Engagement of perfusion disposables and equipment
한 실시양태에서, 본 발명은 압력 (양압이건 부압이건 간에)을 1개 이상의 유체 부재에 인가하는, 유체 장치에서 생물학적 배양물을 위한 압력-구동 시스템을 고려한다. 이들 유체 부재에는 예를 들어, 칩, 저장소, 관류 일회용품, 압력 덮개 또는 이들의 조합물이 포함된다. 이러한 시스템에서, 장비 접속부는 필요에 따라 압력을 인가하기 위한 각각의 유체 부재 또는 부재들과 접속한다. 이러한 접속은 전형적으로 기체 밀봉을 정립하는 것과 관련이 있지만, 일부 실시양태에서는 단단한 밀봉이 필요하지 않다 (예를 들어, 기체 누출에도 불구하고 압력-조절은 원하는 압력을 유지할 수 있음). 일반성을 잃지 않고, 하기 설명은 밀봉을 정립하는 것을 나타내지만, 밀봉이 필요하지 않은 실시양태 또한 포함하는 것으로 의도된다. In one embodiment, the present invention contemplates a pressure-driven system for biological cultures in a fluidic device that applies pressure (whether positive or negative) to one or more fluid elements. These fluid members include, for example, chips, reservoirs, irrigation disposables, pressure covers, or combinations thereof. In this system, an equipment connection connects to each fluid element or elements to apply pressure as needed. This connection is typically associated with establishing a gas seal, but in some embodiments a tight seal is not necessary (e.g., pressure-regulation can maintain a desired pressure despite gas leakage). Without loss of generality, the following description is presented as establishing sealing, but is intended to also include embodiments in which sealing is not required.
본 개시내용에서, 생물학적 배양물 장비와 1개 이상의 유체 부재 사이에 압력 접속부를 정립하는 시스템 및 방법이 고려된다. 특히, 한 실시양태에서, 1개 이상의 유체 부재가 장비에 포함된 1개 이상의 압력 매니폴드에 접촉하도록 상승하거나, 상기 1개 이상의 압력 매니폴드가 상기 1개 이상의 유체 부재와 접촉하도록하강하거나, 이들의 조합인 시스템이 고려된다. 일부 실시양태에서, 상기 상승 또는 하강은 다중 유체 부재와 장비를 일제히 맞물리게 하고 (예를 들어, 단일 작동 또는 단일 이동을 통해) (도 9a 및 9b 참고), 동시에 다수개의 미소유체 장치 (예컨대, 본원에서 논의된 관류 매니폴드 조립체의 1개 이상의 실시양태)를 연결시킨다.In the present disclosure, systems and methods for establishing a pressure connection between biological culture equipment and one or more fluid members are contemplated. In particular, in one embodiment, the one or more fluid members are raised to contact one or more pressure manifolds included in the equipment, the one or more pressure manifolds are lowered to contact the one or more fluid members, or A system that is a combination of is considered. In some embodiments, the raising or lowering engages multiple fluid elements and equipment in unison (e.g., through a single actuation or single movement) (see FIGS. 9A and 9B), and simultaneously engages multiple microfluidic devices (e.g., herein connect one or more embodiments of the perfusion manifold assembly discussed in).
유체 부재가 상승하는 일부 실시양태는 1개 이상의 유체 부재가 그 위에 배치된 1개 이상의 플랫폼을 포함한다. 이러한 실시양태에서, 1개 이상의 플랫폼을 상승시켜, 1개 이상의 유체 부재의 상기 상승에 영향을 미칠 수 있다 (도 6). 일부 실시양태에서, 장비 또는 시스템은 압력 접속부의 상기 정립과 관련된 상기 상승 또는 하강을 수동으로 달성하기 위해 기계적 수단 (35)을 포함한다. 수동 작동을 위한 이러한 기계적 수단 (35)은 예를 들어 레벨, 풀/푸쉬 놉, 회전 제어 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는 사용자-접근가능한 제어 표면의 이동을 포함할 수 있다. Some embodiments where the fluid member is raised include one or more platforms with one or more fluid members disposed thereon. In this embodiment, one or more platforms can be raised to effect the raising of one or more fluid members (Figure 6). In some embodiments, the equipment or system includes mechanical means (35) to manually achieve the raising or lowering associated with the erection of the pressure connection. These mechanical means 35 for manual actuation may include movement of a user-accessible control surface, which may include, for example, a level, pull/push knob, rotation control, or a combination thereof.
일부 실시양태에서, 장비 또는 시스템은 압력 접속부의 상기 정립과 관련된 상기 상승 또는 하강을 용이하게 하기 위해 기계적 작동기 (51)를 포함한다 (도 9a 및 9b 참고). 이러한 기계적 작동기는 예를 들어 1개 이상의 기압식 구성요소 (52) (예를 들어, 실린더), 수압식 구성요소 (예를 들어, 실린더), 솔레노이드, 전기 모터, 자석 (예를 들어, 기계적으로 제자리로 이동하는 고정된 자석), 또는 이들의 조합물을 포함한다. 일부 실시양태에서, 기계적 작동은 컴퓨터로 제어할 수 있다. 일부 실시양태에서, 기계적 작동은 예를 들어 수동 철회를 제공하기 위해 수동 제어 (예를 들어, 상기 기재된 기계적 제어를 위한 임의의 수단을 이용하여)에 의해 증대된다. 장비 상의 사용자 접속부는 이 과정을 제어할 수 있다. In some embodiments, the equipment or system includes a
작동이 수동인지 자동인지 여부와는 무관하게, 일부 실시양태에서, 시스템은 인가된 기계적 힘을 증가시키기 위한 1개 이상의 기구를 추가로 포함한다. 이는 충분한 또는 충분히 확고한 밀봉을 얻기 위해 압력 접속부 상에 충분한 힘을 제공하는데 바람직할 수 있다. 인가된 기계적 힘을 증가시키기 위한 이러한 기구는 레버, 캠, 기압식 또는 수압식 증폭기, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다.Regardless of whether operation is manual or automatic, in some embodiments, the system further includes one or more mechanisms for increasing the applied mechanical force. This may be desirable to provide sufficient force on the pressure joint to obtain a sufficient or sufficiently firm seal. These mechanisms for increasing the applied mechanical force may include levers, cams, pneumatic or hydraulic amplifiers, or combinations thereof.
일부 실시양태에서, 기계적 움직임은 관련 기술분야에 공지된 다양한 기계적 구성요소 또는 디자인을 이용하여 제어하고/거나 속박할 수 있다. 이들 기계적 구성요소 또는 디자인에는 예를 들어 레일, 가이드 로트, 피벗, 캠, 4-막대 연결 등이 포함된다. 상승 또는 하강 움직임이 선형일 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없음을 주목하는 것이 중요하다. 예를 들어, 일부 실시양태에서 회전 동작 (예를 들어, 피벗의 경우) 또는 복합 동작 (예를 들어, 연결의 경우)이 바람직하다.In some embodiments, mechanical movement can be controlled and/or constrained using various mechanical components or designs known in the art. These mechanical components or designs include, for example, rails, guide lots, pivots, cams, four-rod connections, etc. It is important to note that the upward or downward movement can be linear, but does not have to be. For example, in some embodiments rotational actions (e.g., for pivoting) or compound actions (e.g., for linking) are desirable.
다양한 기판의 바닥의 상부에 존재하는 상승 또는 하강 및 특징부를 기재하였지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자라면 상기 기재가 측방향 움직임 또는 다른 축을 따른 움직임에도 적용될 수 있고 (반드시 선형 움직임일 필요없음), 임의의 측면 또는 배향 상에 존재하는 특징부에 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 추가로, 상기에서 1개 이상의 유체 부재가 1개 이상의 압력 매니폴드 아래에 배치된 것으로 시사되었지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자라면 대신에 상기 압력 매니폴드가 상기 유체 부재 아래에 있을 수 있음을 (예를 들어, 압력 접속부가 관류 일회용품의 하부 표면에 배치될 수 있음) 이해할 것이다.Although we have described the elevations or depressions and features present on top of the bottom of various substrates, those skilled in the art will recognize that the description can also be applied to lateral movements or movements along other axes (not necessarily linear movements); It will be understood that it may be applied to features present on any side or orientation. Additionally, although it has been suggested above that one or more fluid members are disposed below one or more pressure manifolds, one of ordinary skill in the art will recognize that the pressure manifold could instead be located below the fluid members ( It will be appreciated that, for example, the pressure connection may be disposed on the lower surface of the perfusion disposable.
이 실시양태 (첨부된 도면에 도시됨)는 2가지 역학을 포함하고, 이들 각각은 단일 동작에 의해 6개의 관류 일회용품이 압력 매니폴드 (50)와 접속하는 것을 허용한다. 이 실시양태에서, 압력 매니폴드는 전기적으로 제어된 기압식 작동기를 사용하여 관류 일회용품과 접촉하도록 (또는 임의적으로 관류 일회용품을 커버하는 압력 덮개와 접촉하도록) 하강한다 (도 9b). 작동기의 힘은 캠 시스템을 이용하여 지시되고, 이는 또한 그의 기계적 이점으로 인해 인가된 힘을 증가시킨다. 도시된 기구는 또한 이중-안정성이며, 즉 작동기가 매니폴드를 위 또는 아래로 밀어 내면 매니폴드의 위치를 유지하면서 힘이 해제될 수 있다. 이는 열 감소에 도움이 될 수 있다.This embodiment (shown in the attached drawings) includes two mechanics, each of which allows six irrigation disposables to interface with the
D. 압력 매니폴드 및 분배 매니폴드D. Pressure manifold and distribution manifold
압력-구동 시스템의 여러 적용에서, 1개 이상의 압력 공급원을 2개 이상의 유체 부재 (예를 들어, 유체 칩, 관류 일회용품, 저장소, 압력 덮개, 또는 이들의 조합물)에 분배하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 시스템에서 조절기의 개수를 감소시키기 위해 2개 이상의 관류 일회용품이 단일 세트의 압력 조절기를 공유하는 것이 바람직할 수 있다 (예를 들어, 각각의 관류 일회용품에 대한 상이한 세트의 조절기를 제공하는 것과 대조적으로).In many applications of pressure-actuated systems, it is desirable to distribute one or more pressure sources to two or more fluid members (e.g., fluid chips, irrigation disposables, reservoirs, pressure covers, or combinations thereof). For example, it may be desirable for two or more perfusion disposables to share a single set of pressure regulators to reduce the number of regulators in the system (e.g., providing a different set of regulators for each perfusion disposable). In contrast).
본 개시내용의 한 측면에서, 장비는 1개 이상의 분배 매니폴드를 포함한다. 상기 분배 매니폴드는 2개 이상의 유체 부재 (예를 들어, 유체 칩, 관류 일회용품, 저장소, 압력 덮개, 또는 이들의 조합물)에 1개 이상의 압력 공급원을 분배하도록 적합화된 1개 이상의 유체 도관 (예를 들어, 기체 채널 또는 튜브)을 포함한다. 상응하게는, 분배 매니폴드는 1개 이상의 압력 주입 포트를 포함할 수 있고, 이는 예를 들어 1개 이상의 압력 조절기와 소통하도록 적합화될 수 있다 (각각의 주입 포트는 단일 또는 다중 조절기와 소통할 수 있음). 한 실시양태에서, 분배 매니폴드는 또한 매니폴드 자체에 통합된 압력 조절 구성요소 (밸브, 압력 감지기, 압력 공급원)를 가질 수 있다. 유사하게, 분배 매니폴드는 예를 들어 1개 이상의 유체 부재와 소통하도록 적합화될 수 있는 2개 이상의 접속부를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 2개 이상의 접속부는 엘라스토머성 또는 유연성 물질을 포함하는 적어도 1개 영역을 포함한다. 그 예로는 실리콘, SEBS, 폴리프로필렌, 고무, 바이톤 등을 비롯한 물질로 제조된 개스킷, o-링 등이 포함된다. 엘라스토머성 또는 유연성 영역을 포함하는 이러한 영역은 유체 밀봉을 제공하거나 개선시키는데 도움이 될 수 있다. 이러한 엘라스토머성 또는 유연성 영역은 또한 유사한 이점을 제공하기 위해 분배 매니폴드가 아닌 압력 매니폴드에 포함될 수 있다. In one aspect of the disclosure, equipment includes one or more distribution manifolds. The distribution manifold includes one or more fluid conduits adapted to distribute one or more pressure sources to two or more fluid members (e.g., fluid chips, irrigation disposables, reservoirs, pressure covers, or combinations thereof) For example, gas channels or tubes). Correspondingly, the distribution manifold may comprise one or more pressure injection ports, which may for example be adapted to communicate with one or more pressure regulators (each injection port may communicate with a single or multiple regulators). possible). In one embodiment, the distribution manifold can also have pressure regulating components (valves, pressure sensors, pressure sources) integrated into the manifold itself. Similarly, a distribution manifold may include, for example, two or more connections that may be adapted to communicate with one or more fluid members. In some embodiments, the two or more connections include at least one region comprising an elastomeric or flexible material. Examples include gaskets, o-rings, etc. made from materials including silicone, SEBS, polypropylene, rubber, Viton, etc. These regions, including elastomeric or flexible regions, can help provide or improve fluid sealing. Such elastomeric or flexible regions may also be included in pressure manifolds other than distribution manifolds to provide similar benefits.
예를 들어 압력-구동 흐름을 제공하기 위해 사용될 수 있는 압력을 분배하는 것 외에도, 분배 매니폴드는 다른 목적을 위해, 예를 들어 (예를 들어, 칩 상의 장기에서 기계적 힘을 작동시키는데) 기계적 압박 또는 압축을 제공하기 위해, 유체 부재 내에 기체 흐름을 생성하기 위해 사용되는 압력을 분배할 수 있다. 더욱이, 분배 매니폴드는 임의적으로 1개 이상의 액체를 분배할 수 있다. 이러한 액체에는 예를 들어 세척 용액, 소독 용액, 작업 액체 (예를 들어, 액체-취급 또는 흐름 제어 목적을 위해), 조직-배양 배지, 시험 작용제 또는 화합물, 생물학적 샘플 (예를 들어, 혈액), 또는 이들의 조합물이 포함될 수 있다. 일부 실시양태에서, 분배 매니폴드는 압력을 전달하기 위해 배치된 작업 유체, 막 및/또는 플런저를 포함할 수 있다. 예를 들어, 작업 유체를 사용하여, 원하는 압력을 정립하기 위해 필요한 기체의 양을 감소시키거나, 또는 보다 정확한 부피 측정 제어를 용이하게 할 수 있다. 막, 플런저 및/또는 작업 유체를 이용하여, 분배 매니폴드의 상이한 부품에서 사용되는 유체를 격리시킬 수 있다 (예를 들어, 분배 매니폴드의 "저장소 측면" 상에 있는 5% CO2 조직-배양물 기체를 작동 측면에 있는 건조한 공기로부터 격리시킴).In addition to distributing pressure, which can be used, for example, to provide pressure-driven flow, distribution manifolds may be used for other purposes, such as mechanical compression (e.g., to actuate mechanical forces in organs on a chip). Alternatively, the pressure used to create a gas flow within the fluid member may be distributed to provide compression. Moreover, the distribution manifold can optionally distribute one or more liquids. These liquids include, for example, cleaning solutions, disinfection solutions, working liquids (e.g. for liquid-handling or flow control purposes), tissue-culture media, test agents or compounds, biological samples (e.g. blood), Or a combination thereof may be included. In some embodiments, a distribution manifold may include a working fluid, membrane, and/or plunger disposed to transmit pressure. For example, a working fluid can be used to reduce the amount of gas needed to establish a desired pressure, or to facilitate more accurate volumetric control. Membranes, plungers, and/or working fluids can be used to isolate fluids used in different parts of the distribution manifold (e.g., 5% CO2 tissue-culture on the “reservoir side” of the distribution manifold). Isolate the aircraft from dry air on the operating side).
여러 적용에서, 심지어 장비가 수용할 수 있는 것보다 더 적은 유체 부재가 맞물리는 경우에도 장비의 적절한 기능을 가능하게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 6개의 관류 일회용품과 접속하도록 고안된 분배 매니폴드를 포함하는 장비가 4개의 관류 일회용품만이 존재하는 경우에도 여전히 장비의 적절한 작동을 지지하는 것이 종종 바람직하다. 예를 들어, 제거된 관류 일회용품에 대해 의도된 접속부를 통해 기체가 방출되는 것이 바람직하지 않을 수 있으며, 따라서 기체 방출은 기체 압력을 감소시킬 수 있거나 또는 기체 공급을 고갈시킬 수 있다. 이러한 고려사항은 분배 매니폴드가 없는 경우에도 (즉, 비분배 압력 매니폴드가 있는 경우에도) 관련이 있다.In many applications, it is desirable to enable proper functioning of equipment even when fewer fluid members are engaged than the equipment can accommodate. For example, it is often desirable for equipment including a dispensing manifold designed to interface with six perfusion disposables to still support proper operation of the equipment when only four perfusion disposables are present. For example, it may be undesirable for gas to escape through a connection intended for a removed irrigation disposable, so that gas release may reduce the gas pressure or deplete the gas supply. These considerations are relevant even if there is no distribution manifold (i.e. even if there is a non-distribution pressure manifold).
본 개시내용의 한 측면에 따라, 압력 매니폴드 (또는 구체적으로 분배 매니폴드)는 매니폴드에 포함된 1개 이상의 유체 (예를 들어, 기체) 도관을 제어가능하게 차단하도록 적합화된 1개 이상의 밸브를 포함할 수 있다. 적합한 다양한 밸브, 예컨대 핀치 밸브, 스크류 밸브, 니들 밸브, 볼 밸브, 스프링-로딩된 밸브, 포펫 밸브, 우산 밸브, 벨빌(Belleville) 밸브 등이 관련 기술분야에 공지되어 있다. 일부 실시양태에서, 1개 이상의 밸브는 사용자에 의해 제어된다. 예를 들어, 사용자는 사용중인 관류 일회용품의 구성과 일치하도록 밸브를 구성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 1개 이상의 밸브는 전자적으로 제어된다. 예를 들어, 소프트웨어는 실험 설정에 대한 지식 또는 그에 이용가능한 다른 정보에 따라 밸브를 구성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 예를 들어 유체 부재가 제거된 경우 기체 라인을 차단하기 위해, 1개 이상의 밸브는 의도한 유체 부재가 존재하는지 여부를 감지함으로써 제어된다. 이러한 감지는 전기적 수단 (예를 들어, 접촉 스위치, 회로 폐쇄 전도체), 광학 수단 (예를 들어, 광학 게이트), 자성 수단 (예를 들어, 자성 스위치), 또는 기계적 수단 (예를 들어, 레버, 버튼)을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 1개 이상의 감지 부재는 개재된 소프트웨어 또는 전자 하드웨어를 사용하여 1개 이상의 밸브에 영향을 미친다. 일부 실시양태에서, 1개 이상의 감지 부재는 1개 이상의 밸브에 직접적으로 (예를 들어, 밸브와의 기계적 커플링에 의해 또는 밸브로의 전기적 신호전달에 의해) 영향을 미친다. 구체적인 예로서, 관류 일회용품의 존재는 돌출 특징부를 누르는 작용을 할 수 있고, 상기 돌출 특징부는 밸브의 상태에 영향을 미친다. 일부 실시양태에서, 눌려진 돌출 특징부가 밸브에 직접적으로 작용하여 유량을 증가시킬 수 있기 때문에, 이러한 구성은 예를 들어 핀치 밸브, 스프링 밸브, 포펫 밸브 또는 우산 밸브에 아주 적합하다. According to one aspect of the disclosure, a pressure manifold (or specifically a distribution manifold) includes one or more devices adapted to controllably block one or more fluid (e.g., gas) conduits included in the manifold. May include valves. A variety of suitable valves are known in the art, such as pinch valves, screw valves, needle valves, ball valves, spring-loaded valves, poppet valves, umbrella valves, Belleville valves and the like. In some embodiments, one or more valves are controlled by the user. For example, the user can configure the valve to match the configuration of the perfusion disposable being used. In some embodiments, one or more valves are electronically controlled. For example, the software may configure the valve according to knowledge of the experimental setup or other information available thereto. In some embodiments, one or more valves are controlled by sensing whether an intended fluid member is present, such as to shut off a gas line when a fluid member is removed. Such sensing may be accomplished by electrical means (e.g., contact switches, circuit-closing conductors), optical means (e.g., optical gates), magnetic means (e.g., magnetic switches), or mechanical means (e.g., levers, button). In some embodiments, one or more sensing members influence one or more valves using intervening software or electronic hardware. In some embodiments, the one or more sensing members affect one or more valves directly (eg, by mechanical coupling to the valve or by electrical signaling to the valve). As a specific example, the presence of a irrigation disposable can act to press on a protruding feature, which affects the condition of the valve. This configuration is well suited for, for example, pinch valves, spring valves, poppet valves, or umbrella valves because, in some embodiments, the depressed protruding features can act directly on the valve to increase flow rate.
일부 실시양태에서, 유체 부재와의 1개 이상의 접속부에서 상기 1개 이상의 밸브를 포함하는 것이 바람직하거나 편리하다. 이는 예를 들어 배출구에 존재하는 힘에 반응하는 수많은 성공적인 밸브 디자인이 공지되어 있기 때문에 바람직할 수 있다. 이러한 밸브의 예에는 슈레이더 밸브, 던롭(Dunlop) 밸브, 프레스타(Presta) 밸브, 우산 밸브, 이들의 변형체 및 관련된 밸브가 포함된다. 구체적인 예로서, 압력 덮개가 존재할 때 이것이 슈레이더 밸브의 중심 줄기를 누르도록 작용하여 기체 흐름을 허용하도록, 슈레이더 밸브가 압력 덮개로의 접속부에 통합될 수 있다. In some embodiments, it is desirable or convenient to include the one or more valves in one or more connections with a fluid member. This may be desirable, for example, since many successful valve designs are known that respond to forces present at the outlet. Examples of such valves include Schrader valves, Dunlop valves, Presta valves, umbrella valves, variants thereof, and related valves. As a specific example, a Schrader valve may be incorporated into the connection to the pressure shroud such that when the pressure shroud is present, this acts to press against the central stem of the Schrader valve, thereby allowing gas flow.
상기 기재된 바와 같이 유체 부재로의 접속부에 포함되기에 적합한 밸브는 종종 밸브의 중앙에 위치한 그들의 제어 특징부를 갖는다 (예를 들어, 슈레이더 밸브의 핀) (도 11a). 그러나, 이는 일부 잠재적인 실시양태에서 어려움을 안고 있을 수 있는데, 상응하는 특징부가 이러한 중앙 제어 특징부를 누르도록 유체 부재 상에 제공되어야 하기 때문이다. 대안적인 접근법이 본원에서 기재된다. 도 11a 및 11d에 도시된 바와 같이, 압력 매니폴드 (50) 또는 분배 매니폴드는 밸브 (59), 예컨대 슈레이더 밸브 (또는 상기 기재된 임의의 밸브)를 포함할 수 있고, 셔틀 (61)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 셔틀은 잠재적인 유체 부재의 위치와 대면하는 제1 표면, 및 상기 밸브와 대면하는 제2 표면을 포함한다. 제1 표면은 원하는 위치에서 유체 부재로부터의 접촉을 허용하도록 고안된다. 예를 들어, 제1 표면은 예를 들어 압력 덮개 (11) 상에 존재할 수 있는 포트의 주변부로부터의 접촉을 수용하도록 고안될 수 있다 (도 11d). 제2 표면은 예를 들어 밸브의 중심에 있을 수 있는 상기 밸브의 제어 표면과 기계적으로 맞물리도록 고안된다. 이 접근법의 추가의 이점은 셔틀의 두께를 조정하여 예를 들어 밸브가 개방시킬 유체 부재로부터의 거리를 제어할 수 있다는 점이다. Valves suitable for inclusion in a connection to a fluid member as described above often have their control features located in the center of the valve (e.g., pins of a Schrader valve) (Figure 11A). However, this may present difficulties in some potential embodiments because corresponding features must be provided on the fluid member to press against this central control feature. An alternative approach is described herein. 11A and 11D, the
도 11a 및 11c에 추가로 도시된 바와 같이, 접속부는 임의적으로 탄성, 유연성 또는 변형가능한 기판, 예컨대 유연성 막 (예를 들어, 실리콘 막) (60)에 의해 적어도 부분적으로 커버될 수 있다. 이러한 탄성, 유연성 또는 변형가능한 기판의 존재는 매니폴드 (50)에 대한 유체 부재의 밀봉을 보조할 수 있다. 탄성, 유연성 또는 변형가능한 기판은 예를 들어 막, 개스킷 또는 적합하게 성형된 플러그일 수 있고, 이는 예를 들어 실리콘, SEBS, 바이톤, 폴리프로필렌, 고무, PTFE 등을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 탄성, 유연성 또는 변형가능한 기판은 추가의 구성요소 (예를 들어, 이 실시예에서 커버 플레이트 (63))에 의해 그를 포획함으로써 제자리에서 유지될 수 있다. 그러나, 탄성, 유연성 또는 변형가능한 기판은 또한 다양한 다른 방식으로, 예를 들어 결합, 부착, 용접 등에 의해 유지될 수 있다. As further shown in FIGS. 11A and 11C, the connection may optionally be at least partially covered by an elastic, flexible or deformable substrate, such as a flexible film (e.g., a silicon film) 60. The presence of such an elastic, flexible or deformable substrate can assist in sealing the fluid member to the
본원에서 도 9b, 11a 및 11d에 도시된 실시양태의 원하는 기능이 예시적으로 도시된다: 장비 접속부 주변에 융기부를 갖는 관류 매니폴드 조립체 (10)의 압력 덮개 (11)를 압력 매니폴드 (50)와 접촉시킨다. 덮개가 밸브와 가깝게 이동함에 따라, 덮개의 융기부가 매니폴드의 실리콘 막에 대해 압력 밀봉을 형성하기 시작한다. 덮개가 전진하면, 셔틀이 서서히 위로 이동하고 일부 지점에서 슈레이더 밸브 (59)의 중심 핀 또는 포펫 (65)을 누르기 시작한다. 그러나, 상기 예에 따라, 셔틀은 밸브의 핀이 슈레이더 밸브 (59)를 개방시키기에 충분하도록 누르기 전에 충분히 양호한 기체 밀봉이 형성되도록 고안될 것이다. 밸브가 개방되면 (이상적으로 이전이 아님) 기체가 매니폴드 (50)와 압력 덮개 (11) 사이에서 흐를 수 있다. 이 실시예에서, 슈레이더 밸브가 단일 유닛으로서 관류 일회용품 (또는 압력 덮개)의 존재를 감지하는 것이 아니라 각각의 압력-덮개 융기부의 존재를 독립적으로 감지한다는 것을 주목하는 것이 중요하다. 이러한 실시양태는 이들이 압력 덮개 또는 관류 일회용품의 상이한 구성, 예를 들어 도시된 5개의 포트 중 4개만을 사용하는 구성을 수용할 수 있다는 점에서 추가의 이점을 제공할 수 있다.The desired functionality of the embodiment shown in FIGS. 9B, 11A and 11D is illustrated herein by way of example: the
도 10a는 분배 매니폴드인 압력 매니폴드 (50)의 PD 맞물림면 (54)의 한 실시양태를 도시하고, 유체 부재에 대한 기체 밀봉을 개선시키기 위해 개스킷으로 작용하는 엘라스토머성 영역을 도시한다. 이 실시양태에서, 기체 밀봉은 이들 엘라스토머성 영역을 관류 일회용품 (10) 상에 배치된 압력 덮개 (11)의 상부에 존재하는 융기부에 대해 압축함으로써 형성될 수 있다. 도시된 분배 매니폴드 (50)는 6개의 압력 덮개 각각에 압력-구동 흐름을 일으키기 위해 사용되는 압력 (양압 또는 부압) 뿐만 아니라, 포함된 칩 상의 장기 장치 내에서 기계적 스트레치를 작동시키기 위해 사용되는 압력 (양압 또는 부압)을 분배할 수 있다 (이 예에서, 이들 각각은 관류 일회용품 내에 배치되고, 상기 관류 일회용품은 압력 덮개로 커버됨). 도시된 분배 매니폴드는 몇몇 슈레이더-유사 밸브를 포함한다 (도 11d 참고).FIG. 10A shows one embodiment of a
매니폴드가 PD와 맞물림에 따라, 밸브 밀봉부는 커버의 상부에 있는 밀봉 투쓰 또는 융기부 (도 2c 참고)와 맞물려서, 매니폴드로부터 저장소 챔버로 가압된 기체를 전달하기 위한 밀봉을 형성한다. 포펫 (65) (도 11d)은 밸브 밀봉부를 압축하기 위해 커버 상의 밀봉 투쓰에 대한 경질 표면을 제공하도록 백킹으로서 작용한다. 이는 커버로부터 슈레이더 밸브 (59)로 하중을 전달하여, PD가 제 위치에 있을 때 이를 작동시킨다. 동시에, 슈레이더 밸브 (또는 유사한 유형의 밸브 시스템)는 PD 커버와 맞물림으로써 작동하여, 압력 조절기로부터 PD로 모든 기체가 흐르게 한다. PD가 각각의 위치에 있지 않은 경우, 밸브는 임의의 기체 흐름을 방지한다. As the manifold engages the PD, the valve seal engages the sealing teeth or ridges on the top of the cover (see Figure 2C), forming a seal for transferring pressurized gas from the manifold to the reservoir chamber. The poppet 65 (FIG. 11D) acts as a backing to provide a hard surface for the sealing tooth on the cover to compress the valve seal. This transfers the load from the cover to the Schrader valve (59), actuating it when the PD is in position. At the same time, the Schrader valve (or similar type of valve system) operates by engaging the PD cover, allowing all gas to flow from the pressure regulator to the PD. If the PD is not in the respective position, the valve prevents any gas flow.
스프링 셔틀 (55) (도 10b)은 커버 조립체 (11)에 하중을 제공하여 저장소 챔버-커버 조립체 밀봉부 (예를 들어, 압력 덮개-대-저장소 밀봉부)를 생성한다 (도 2d). 작동시, PD가 맞물릴 때 밸브 밀봉부의 편향 및 포펫 (65)의 변위가 일어난다. Spring shuttle 55 (FIG. 10B) provides a load on the
대안적으로, 덮개 압축기 (도 10c)는 커버 조립체에 하중을 제공하여 저장소 챔버-커버 조립체 밀봉부 (예를 들어, 압력 덮개-대-저장소 밀봉부)를 생성한다.Alternatively, the lid compressor (FIG. 10C) provides a load to the cover assembly to create a reservoir chamber-cover assembly seal (e.g., a pressure lid-to-reservoir seal).
한 실시양태에서, 각각의 밸브 조립체는 압력이 각각의 밀봉부에 독립적으로 인가되는 것을 가능하게 하는 내장된 임의적인 스프링, 굴곡성 또는 탄성 구성요소를 갖는다. 한 실시양태에서, 스프링 (또는 유사한 부재)은 밸브 기능의 통합된 부분이지만, 저장소 덮개 상의 밀봉 투쓰에 압력을 인가하기 위해 이를 사용함으로써 추가의 기능을 가질 수 있다. 스프링 (또는 유사한 부재)은 유체 부재에 대해 셔틀을 복구하고 압력을 인가하도록 작동하여, 기체 밀봉을 제공하거나 개선시킬 수 있다. 이 하중을 덮개 상에 있는 각각의 밀봉 부재에 독립적으로 적용하여, 제조 허용 오차로 인한 변동 및 여러 PD가 장비 상에 로딩되는 방법 모두에 대해 더욱 견고한 디자인이 생성된다. In one embodiment, each valve assembly has optional spring, flexible or elastic components built into it to allow pressure to be applied independently to each seal. In one embodiment, the spring (or similar member) is an integral part of the valve function, but may have an additional function by using it to apply pressure to a sealing tooth on the reservoir lid. A spring (or similar member) may act to restore and apply pressure to the shuttle against the fluid member, thereby providing or improving a gas seal. By applying this load independently to each seal member on the cover, a design is created that is more robust both to variations due to manufacturing tolerances and to how different PDs are loaded on the equipment.
일부 실시양태에서, 1개 이상의 기재된 밸브는 소프트웨어 또는 사용자에 의해 제어된다. 예를 들어, 사용자 또는 소프트웨어는 심지어 유체 부재 (예를 들어, 관류 일회용품)가 상응하는 접속부에 존재하는 경우에도 기체 흐름을 차단하는 것을 목적으로 할 수 있다. 예를 들어, 이는 아마도 유체 부재가 손상되어 유체 부재로 과량의 기체 흐름이 있음을 사용자가 의심하거나 소프트웨어 또는 감지기가 검출하는 경우에 바람직할 수 있다. 압력 매니폴드 (분배 매니폴드이건 아니건 간에)는 감지기, 예를 들어, 압력 감지기, 유량 감지기 등을 추가로 포함할 수 있다. In some embodiments, one or more described valves are controlled by software or the user. For example, a user or software may aim to block gas flow even when a fluid member (eg, perfusion disposable) is present at the corresponding connection. For example, this may be desirable if the user suspects or the software or sensor detects that there is excessive gas flow into the fluid member, perhaps because the fluid member has been damaged. The pressure manifold (whether a distribution manifold or not) may further include sensors, such as pressure sensors, flow sensors, etc.
E. 압력 및 유량 제어E. Pressure and flow control
한 실시양태에서, 장치의 1개 이상의 미소채널을 통해 5 내지 200 uL/hr, 및 더욱 바람직하게는 10 내지 60 uL/hr의 유속이 바람직하다. 한 실시양태에서, 이 유속은 압력 매니폴드 (상기 기재됨)로부터 인가된 기체 압력에 의해 제어된다. 예를 들어, 0.5 내지 1 kPa이 인가될 때, 이 공칭 압력은 한 실시양태에서 15 uL/hr 내지 30 uL/hr의 유속을 생성한다.In one embodiment, a flow rate of 5 to 200 uL/hr, and more preferably 10 to 60 uL/hr, is preferred through one or more microchannels of the device. In one embodiment, this flow rate is controlled by gas pressure applied from a pressure manifold (described above). For example, when 0.5 to 1 kPa is applied, this nominal pressure produces a flow rate of 15 uL/hr to 30 uL/hr in one embodiment.
시간에 걸쳐 상기 기체 압력에 대한 제어를 유지하는 (그리고 그에 의해 유량에 대한 제어를 유지하는) 것 외에도, 일부 실시양태에서, 관류 일회용품에 대해 매니폴드를 맞물리게 하거나 분리하는 공정에 의해 인가될 수 있는 기체 압력도 다루어야 한다. 즉, 특별한 실시양태에서, 매니폴드의 맞물림 단계가 관류 일회용품에 포함된 저장소 내에 존재하는 기체에 대해 100 kPa만큼의 압력 급증을 발생시키는 것으로 관찰되었다. 이는 유속에서의 급증 및/또는 커플링된 미소유체 장치에 대한 바람직하지 않은 압력을 초래할 수 있다. 커플링된 미소유체 장치가 막을 포함하는 특별한 경우에, 바람직하지 않은 압력 급증은 막을 변형시키고, 막통과 흐름을 초래하고/거나 임의의 포함된 세포를 손상시킬 수 있다. In addition to maintaining control over the gas pressure over time (and thereby maintaining control over the flow rate), in some embodiments, a device that can be applied by a process of engaging or disengaging a manifold to a perfusion disposable product. Gas pressure must also be addressed. That is, in a particular embodiment, the engagement stage of the manifold has been observed to generate a pressure surge of as much as 100 kPa for the gas present within the reservoir contained in the perfusion disposable. This can result in spikes in flow rate and/or undesirable pressure on the coupled microfluidic device. In the special case where the coupled microfluidic device includes a membrane, undesirable pressure surges can deform the membrane, cause transmembrane flow, and/or damage any contained cells.
이론에 구애되지 않고, 매니폴드에 의해 압력 덮개에 인가된 기계적 힘이 압력 덮개 또는 관류 일회용품에 포함된 1개 이상의 순응성 물질을 변형시키기 때문에 (예를 들어, 임의의 개스킷 등을 압축시킴), 상기 기재된 압력 급증이 발생할 수 있다. 이러한 변형은 저장소에 존재하는 기체의 부피를 감소시켜 그의 압력을 증가시키도록 작용할 수 있다. 부압 급증을 유도하는 반대 효과는 매니폴드 분리 동안에 발생할 수 있고; 관련 기술분야의 통상의 기술자라면, 이러한 논의가 주로 매니폴드 맞물림에 대해 전형적인 정압 급증을 고려하지만, 매니폴드 분리 동안에 전형적일 수 있는 부압 급증에도 유사하게 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 정압이건 부압이건 간에, 저장소에서의 기체 부피가 적을 경우에 (이는 저장소에서의 액체 부피가 많을 경우에 발생할 수 있음, 예를 들어 바람직한 실시양태에서 부피가 3 밀리리터 초과일 때, 특히 5 밀리리터 초과일 때) 급증이 특히 문제가 될 수 있다. 전형적으로 과도한 압력이 배기되어야 하기 때문에 이들 맞물림 급증은 소멸되는데 시간이 걸릴 수 있다. 압력 덮개가 여과기를 포함하는 실시양태에서, 이 여과기는 배기에 대해 지배적인 저항을 제공할 수 있고, 이는 압력 급증 소멸의 동역학을 지시한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 이러한 급증을 피하고, 급증의 크기를 감소시키고/거나 급증의 지속시간을 감소시키기 위해 시스템에서 배기 저항을 감소시키는 것을 고려한다. 한 실시양태에서, 본 발명은 카트리지 삽입 및 제거 동안에 압력 급증을 완화시키기 위해 여과기를 선택하는 것을 고려한다. Without wishing to be bound by theory, the mechanical force applied to the pressure cover by the manifold deforms one or more compliant materials contained in the pressure cover or irrigation disposable (e.g., compresses any gaskets, etc.), The pressure surges described may occur. This strain can act to reduce the volume of gas present in the reservoir and increase its pressure. The opposite effect, leading to a negative pressure surge, can occur during manifold separation; Those of ordinary skill in the art will understand that this discussion primarily considers the positive pressure surges typical of manifold engagement, but may similarly apply to negative pressure surges that may be typical during manifold disengagement. Whether at positive or negative pressure, if the gas volume in the reservoir is small (this can happen if the liquid volume in the reservoir is high, for example in a preferred embodiment the volume is greater than 3 milliliters, especially greater than 5 milliliters) when) surges can be particularly problematic. These engagement surges may take time to dissipate because typically excess pressure must be vented. In embodiments where the pressure shroud includes a strainer, this strainer may provide dominant resistance to exhaust, which dictates the dynamics of pressure surge dissipation. In one embodiment, the present invention contemplates reducing the exhaust resistance in the system to avoid such surges, reduce the magnitude of the surge and/or reduce the duration of the surge. In one embodiment, the present invention contemplates selecting a strainer to alleviate pressure surges during cartridge insertion and removal.
이와 관련하여, 도 2를 참고한다. 도 2a는 여과기 (38) 및 개스킷에서의 상응하는 구멍 (39)과 회합된 다수개의 포트 (예를 들어, 관통-구멍 포트)를 갖는 커버 또는 덮개를 포함하는 커버 조립체 (11)의 한 실시양태의 분해도이다. 도 2b는 여과기 (38) 및 개스킷이 커버 내애 (및 아래에) 위치하는 커버 조립체의 동일한 실시양태를 도시한다. 한 실시양태에서, 배출 압력 포트에 대한 여과기는 낮은 기체-흐름 저항을 위해 선택된다. 예를 들어, 저항을 감소시키고 매니폴드-맞물림 관련된 기체 압력 (상기 논의됨)을 신속히 소멸시켜서 유속에서의 연장된 급증을 피하기 위해, 일부 실시양태는 (주입 압력 포트에서 사용되는) 0.2 마이크로미터 여과기 대신에 25 마이크로미터 여과기를 사용한다. 특별한 실시양태에서, 평균 공극 크기가 25 um인 여과기 (포렉스로부터 상업적으로 입수가능함, 여과기 4901)는 두께가 1/8 인치일 때 멸균성을 손상시키지 않는다. 이들 여과기는 그들의 큰 공극 크기에도 불구하고 (전형적인 박테리아/포자보다 훨씬 더 큼) 이전에 언급된 여과기 막/시트에 비해 유의하게 더 두꺼운 그들의 두께를 통해 복잡한 통로를 생성함으로써 멸균성을 유지한다.In this regard, reference is made to Figure 2. 2A shows one embodiment of a
주입 및 배출 압력 포트의 디자인이 배기 저항과 관련하여 상이한 처리를 요구할 수 있음을 주목하는 것이 중요하다. 예를 들어, 관류 일회용품 또는 미소유체 장치가 저항기를 포함하는 실시양태에서, 저항기 쪽에 인가된 압력 (저항기가 관심 영역의 상류 또는 하류에 설치되었건 간에)은 전형적으로 관심 영역 (예를 들어 세포를 포함할 수 있음)에 대해 직접적으로 작용하지 않는다. 이는 예를 들어 저항기를 통한 액체 흐름이 압력 저하를 발생시키는 경우일 수 있다. 반대로, 어느 정도의 절연을 제공할 만큼 충분한 압력 저하가 없을 수 있기 때문에, (주입구이건 배출구이건 간에) 저항기가 없는 쪽에서의 압력 급증은 관심 영역에 대해 직접적으로 작용할 수 있다. 관심 영역의 주입구 쪽에 저항기가 있는 특별한 예에서, 주입구에 대한 압력 급증은 유속에서의 상응하는 급증을 생성할 수 있지만, 압력의 최소 증가가 관심 영역 내부에서 경험되고; 반대로, 배출구에 대한 압력 급증은 유속에서의 급증 및 경헙된 압력에서의 급증 둘 다를 생성할 수 있다. 일부 적용에서, 예를 들어 미소유체 장치가 막을 포함하는 경우에, 관심 영역에서의 압력은 유속에서의 일시적인 급증에 비해 유의하게 더 해로울 수 있다. 따라서, 이 실시예에서 배출 포트에서 낮은-저항 여과기만을 포함하고 주입 포트에서는 더 전형적인 (높은 저항) 여과기를 포함하는 것이 권고될 수 있으며, 이는 이들이 유량 조절에 대한 이점을 제공할 수 있기 때문이다 (본 개시내용에서 추가로 논의됨).It is important to note that the design of the injection and discharge pressure ports may require different treatment with respect to exhaust resistance. For example, in embodiments where the perfusion disposable or microfluidic device includes a resistor, the pressure applied to the resistor side (whether the resistor is installed upstream or downstream of the region of interest) is typically applied to the region of interest (e.g., containing cells). It does not act directly on (can). This may be the case, for example, when liquid flow through a resistor causes a pressure drop. Conversely, because there may not be enough pressure drop to provide any degree of isolation, pressure surges on the non-resistor side (whether inlet or outlet) may act directly against the area of interest. In the particular example where there is a resistor on the inlet side of the region of interest, a pressure surge over the inlet may produce a corresponding surge in flow rate, but minimal increase in pressure is experienced inside the region of interest; Conversely, a pressure surge at the outlet can produce both a surge in flow rate and a surge in experienced pressure. In some applications, for example when the microfluidic device includes a membrane, pressure in the region of interest can be significantly more detrimental than transient spikes in flow rate. Therefore, in this embodiment it may be advisable to include only low-resistance filters at the discharge port and more traditional (higher resistance) filters at the injection port, as these may provide advantages for flow control ( discussed further in this disclosure).
맞물림/분리 급증 문제를 논의하였고, 이제 특히 낮은 압력 범위에서 기체 압력의 제어 문제를 다룬다. 일부 상업적으로 입수가능한 압력 조절기 (또는 압력 제어기)는 0 초과인 압력 하한을 갖는 조정가능한 압력 범위를 공시한다. 예를 들어, SMC ITV-0011 조절기는 1 내지 100 kPa 범위의 압력 제어를 위해 마케팅된다 (0 내지 1 kPa 범위에서 그들의 선형성이 불량한 것으로 관찰되었음). 일부 적용에서, 그럼에도 불구하고 상업적으로 입수가능한 조절기의 명시된 또는 선형 범위보다 낮은 압력에 상응하는 유속을 달성하는 것이 바람직할 수 있다. 더욱이, 상업적으로 입수가능한 압력 조절기의 정확도는 전형적으로 "전체 범위"의 백분율이며, 이는 압력의 하한에서의 제어가 보다 큰 변동성 백분율을 특징으로 한다는 것을 암시한다. 일부 적용에서, 이는 사용가능한 범위의 하한에 대한 압력 제어에서의 낮은 정확도 또는 충실도로 해석될 수 있다. 한 실시양태에서, 이들 과제 중 하나 또는 둘 다는 압력 작동 방법에 포함되는 "펄스-폭 변조"의 형태에 의해 다루어진다. Having discussed the problem of engagement/separation surges, we now turn to the problem of control of gas pressure, especially in the low pressure range. Some commercially available pressure regulators (or pressure controllers) advertise an adjustable pressure range with a lower pressure limit that is above zero. For example, SMC ITV-0011 regulators are marketed for pressure control in the 1 to 100 kPa range (their linearity has been observed to be poor in the 0 to 1 kPa range). In some applications, it may nevertheless be desirable to achieve flow rates corresponding to pressures lower than the specified or linear range of commercially available regulators. Moreover, the accuracy of commercially available pressure regulators is typically a percentage of “full scale,” implying that control at the lower limit of pressure is characterized by a greater percentage of variability. In some applications, this may translate into low accuracy or fidelity in pressure control to the lower end of the usable range. In one embodiment, one or both of these challenges are addressed by a form of “pulse-width modulation” incorporated into the pressure actuation method.
이와 관련하여, 도 6을 참고한다. 한 실시양태에서, 배양 모듈 (30)은 조립체-칩 조합물을 위치시키기 위한 제거가능한 트레이 (32), 압력 표면 (33), 및 압력 제어기 (34)를 포함한다. 한 실시양태에서, 트레이 (32)를 배양 모듈 (30)에 위치시키고, 트레이 기구 (35)를 통해 위로 이동시켜 트레이 (32)를 배양 모듈의 압력 표면 (33)과 맞물리게 하며, 즉 관류 매니폴드 조립체의 커버 또는 덮개 (11)가 배양 모듈의 압력 표면과 맞물리게 한다. 압력 제어기가 내내 "켜져 있는" 것이 아니라, 이들이 "켜짐" 및 "꺼짐" (또는 2개 이상의 설정치 사이에서) 패턴으로 스위칭된다. 따라서, 상기 스위칭 패턴은 1개 이상의 저장소에서의 액체 작용 압력의 평균 값이 원하는 값에 상응하도록 선택될 수 있다. 이러한 접근법은 펄스-폭 변조 (PWM), 펄스-밀도 변조 (PDM), 델타-시그마 변조 (DSM) 기술 및 전기 공학 분야에 공지된 유사한 기술과 유사하다. 펄스-폭 변조의 경우, 예를 들어, 규칙적인 스위칭 기간이 선택된다. 각각의 기간 내에서 압력 제어기는 원하는 지속기간 동안 설정 압력에 대해 켜거나 나머지 스위칭 기간 동안 꺼질 수 있다. 스위치 켜짐 시간이 꺼짐 시간보다 길수록, 인가된 전체 평균 압력이 높아진다. 용어 "사용 주기(duty cycle)"는 스위칭 기간에 대한 "켜짐" 시간의 비율을 기재하고; 낮은 사용 주기는 압력이 대부분의 시간 동안 꺼져 있기 때문에 낮은 압력에 상응한다. 사용 주기는 백분율로 표시되고, 100%는 완전한 "켜짐"이다. 압력 제어기와 함께 이러한 유형의 "펄스-폭 변조"를 이용함으로써, 해당 범위에서 선형 제어를 제공하지 않는 조절기를 사용하여 평균 기체 압력을 1 kPa 미만으로 신뢰가능하게 유지할 수 있는 것으로 확인되었다. 특별한 실시양태에서, 압력 조절기는 1 kPa 내지 100 kPa의 압력에 대해 그의 전형적인 "선형" 방식으로 사용되고, 0 kPa 내지 1 kPa의 평균-압력 설정치에 대해 2kPa의 "켜짐 압력" 및 0 kPa의 "꺼짐 압력"을 이용하여 펄스-폭 변조로 스위칭된다. 다른 예에서, 펄스-폭, 펄스-밀도 또는 델타-시그마 변조는 0.3 내지 0.8 kPa의 평균 압력을 제어하기 위해 사용될 수 있다. In this regard, reference is made to Figure 6. In one embodiment,
상기 개시된 방법이 압력 덮개에 박동성 압력 패턴을 적용하는 것을 포함할 수 있지만, 여과기가 저장소에 의해 액체에 가해지는 압력을 스무딩(smoothing)하는데 도움이 된다는 것이 실험적으로 확인되었다. 이론에 구애되지 않고, 스무딩 정도는 기체 흐름에 대한 여과기의 저항 및 저장소 내의 기체의 부피에 따라 증가한다 (전형적으로 더 많은 액체가 존재할수록 감소함). 유사하게, 전기 회로에 대한 유사성은 스위칭 기간이 짧을수록 스무딩이 증가함을 나타낸다. 따라서, 관련 기술분야의 통상의 기술자는 기체 여과기의 저항을 선택하고, 기체 부피의 하한을 설정하고, 스위칭 기간 또는 변조 패턴을 선택함으로써 스무딩 정도를 선택할 수 있다. 압력 조절기가 고안된 압력 변조 패턴을 재현하기에 충분한 속도로 압력을 제어가능하게 조절하는 것을 보장하는 것이 중요하다. 일부 실시양태에서, 0.2 um 여과기 (포렉스 여과기 막) 및 10초의 스위칭 기간은 바람직한 스무딩을 제공한다. 다른 실시양태에서, 0.4 um 여과기가 사용될 수 있다. Although the disclosed method may involve applying a pulsatile pressure pattern to the pressure envelope, it has been experimentally confirmed that the strainer helps smooth the pressure exerted on the liquid by the reservoir. Without wishing to be bound by theory, the degree of smoothing increases with the resistance of the filter to gas flow and the volume of gas in the reservoir (typically decreasing as more liquid is present). Similarly, analogies to electrical circuits show that shorter switching periods increase smoothing. Accordingly, a person skilled in the art can select the degree of smoothing by selecting the resistance of the gas filter, setting a lower limit on the gas volume, and selecting the switching period or modulation pattern. It is important to ensure that the pressure regulator controllably regulates the pressure at a rate sufficient to reproduce the designed pressure modulation pattern. In some embodiments, a 0.2 um filter (Porex filter membrane) and a switching period of 10 seconds provide desirable smoothing. In other embodiments, a 0.4 um filter may be used.
바람직한 실시양태의 상세한 설명Detailed Description of Preferred Embodiments
A. 점적-대-점적 연결A. Drop-to-drop connection
점적-대-점적 연결 방식은 미소유체 장치가 또 다른 미소유체 장치와 유체 소통하도록 설치하기 위한, 예컨대 비제한적으로 미소유체 장치가 관류 매니폴드 조립체와 유체 소통하도록 설치하기 위한 한 실시양태로서 고려된다. 장치가 서로 유체 소통하도록 설치하면, 도 14a 및 14b에 도시된 바와 같이 버블 (40)이 형성될 수 있으며, 여기서 제1 유체 포트 (89)를 포함하는 제1 표면 (87)이 제2 표면 (88) 및 제2 유체 포트 (90)를 따라 정렬된다. 한 실시양태에서, 점적-대-점적 연결을 이용하여, 연결 동안 버블이 포획될 기회를 감소시킨다. 공기 버블은 표면에 피닝되어 유체 흐름만으로 플러슁되기 어렵기 때문에, 공기 버블은 미소유체 기하학에서 특히 어려움이 있다. 이들은 다양한 수단을 통해 세포를 손상시킬 수 있기 때문에 세포 배양 장치에서 추가의 어려움을 안고 있다. A drop-to-drop connection is contemplated as an embodiment for installing a microfluidic device in fluid communication with another microfluidic device, such as, but not limited to, installing a microfluidic device in fluid communication with a perfusion manifold assembly. . When the devices are placed in fluid communication with each other, a
한 실시양태에서, 점적은 도 15a, 16a, 16b, 16d 및 17-21에 도시된 바와 같이 유체 경로 또는 포트의 주변 및 상부의 구역에서 장치의 표면 상에 형성된다. 연결 동안 표면이 서로 가까이 왔을 때, 점적 표면은 임의의 공기 버블을 도입하지 않고 연결된다. 실제로, 수동 장치 조작 동안에 점적의 정렬 및 안정성을 유지하는 것이 어렵다. 추가로, 결합수가 높은 상황에서 액체는 빠르게 불안정한 방식으로 장치로부터 배수되는 경향이 있다. 여기서, 장치 표면 상에서 안정한 점적을 유지하는 문제, 및 제어되고 튼튼한 방식으로 2개의 프라이밍된 장치의 점적-대-점적 맞물림을 가이드하는 문제 둘 다를 다루기 위한 수많은 해결책이 기재된다.In one embodiment, droplets are formed on the surface of the device in areas around and above the fluid path or port, as shown in FIGS. 15A, 16A, 16B, 16D and 17-21. When the surfaces come close to each other during connection, the drip surfaces are connected without introducing any air bubbles. In practice, it is difficult to maintain the alignment and stability of the drop during manual device manipulation. Additionally, in situations where the binding number is high, liquid tends to drain from the device quickly and in an unstable manner. Here, a number of solutions are described to address both the problem of maintaining a stable drop on a device surface and the problem of guiding drop-to-drop engagement of two primed devices in a controlled and robust manner.
도 16a는 미소유체 장치가 측면에서 접근하여 사이드 트랙이 상기 사이드 트랙에 들어맞도록 구성된 부분과 맞물리는, 미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 접촉시키는 한 실시양태를 도시한다. 도 16b는 미소유체 장치가 측면 및 측면 아래에서 접근하여 사이드 트랙이 상기 사이드 트랙에 들어맞도록 구성된 부분과 맞물리는, 미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 접촉시키는 한 실시양태를 도시하며, 상기 사이드 트랙은 초기 선형 부분 및 후속 각진 부분을 포함하여, 미소유체 장치가 사이드 트랙과 맞물려서 이동할 때 상기 미소유체 장치의 측면 및 상향 이동 둘 다를 일으키고, 이로써 유체 소통을 정립하는 점적-대-점적 연결이 생성된다 (도 16c). 도 16d는 미소유체 장치가 힌지, 이음부, 소켓, 또는 유체 공급원 또는 다른 미소유체 장치 상의 다른 피벗 지점에서 피벗하는, 미소유체 장치를 유체 공급원 또는 또 다른 미소유체 장치와 접촉시키는 또 다른 접근법을 도시한다 (화살표는 일반적인 이동 방향을 도시함).FIG. 16A shows one embodiment of contacting a microfluidic device with a fluid source or another microfluidic device, wherein the microfluidic device is approached from the side and a side track engages a portion configured to fit into the side track. FIG. 16B shows one embodiment of contacting a microfluidic device with a fluid source or another microfluidic device, wherein the microfluidic device is approached from the side and down the side so that a side track engages a portion configured to fit into the side track. wherein the side tracks include an initial linear portion and a subsequent angled portion, causing both lateral and upward movement of the microfluidic device as the microfluidic device moves in engagement with the side tracks, thereby establishing drop-to-fluidic communication. A point connection is created (Figure 16c). 16D shows another approach to contacting a microfluidic device with a fluid source or another microfluidic device, wherein the microfluidic device pivots at a hinge, joint, socket, or other pivot point on the fluid source or other microfluidic device. (arrows show general direction of movement).
도 17은 경로 또는 포트에서 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 상의 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이며, 여기서 점적은 포트의 입구를 커버하고 포트 위로 돌출하며, 상기 포트는 미소채널과 유체 소통한다.17 is a schematic diagram showing a defined
도 18은 경로 또는 포트의 구역에서 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 위에 있는 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이며, 여기서 점적은 성형된 받침대 또는 마운트 (42) 상에 있고, 포트의 입구를 커버하며, 포트 위로 돌출하고, 상기 포트는 미소채널과 유체 소통한다.18 is a schematic diagram showing a defined
도 19는 경로 또는 포트의 구역에서 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 위에 있는 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이며, 여기서 점적은 개스킷 (43) 상에 있고, 포트의 입구를 커버하며, 포트 위로 돌출하고, 상기 포트는 미소채널과 유체 소통한다.19 is a schematic diagram showing a defined
도 20은 경로 또는 포트의 구역에서 점적의 일부가 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 아래에 위치하는 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이며, 여기서 점적은 성형된 오목부 또는 함몰부 (44) 상에 있고, 포트의 입구를 커버하며, 일부분이 표면 위로 돌출하고, 상기 포트는 미소채널과 유체 소통한다.20 is a schematic diagram showing a defined
도 21은 경로 또는 포트의 구역에서 점적의 일부분이 미소유체 장치 (16)의 표면 (21) 아래에 위치하는 한정된 점적 (22)을 도시하는 개략도이며, 여기서 점적은 주변 개스킷 내에 있고, 포트의 입구를 커버하며, 일부분이 개스킷 위로 돌출한다.FIG. 21 is a schematic diagram showing a defined
도 22는 포트에서 미소유체 장치 (16)의 표면 상에 점적을 한정하기 위해 스티커를 사용하는, 표면 변형 실시양태를 도시하는 개략도이며, 여기서 상기 포트는 미소채널과 유체 소통한다. 도 22a는 친수성 접착제 층 또는 스티커 (45)를 이용하며, 점적 (22)은 스티커의 엣지로부터 퍼져있고 주변 소수성 표면에 의해 속박된다. 도 22b는 장치의 친수성 표면 상에 퍼져있고 포트의 각각의 측면 상에서 1개 이상의 접착제 층 또는 스티커에 의해 생성된 주변 소수성 표면 (45)에 의해 속박된 점적 (22)을 도시하며, 여기서 상기 포트는 미소채널과 유체 소통한다.FIG. 22 is a schematic diagram illustrating a surface modification embodiment that uses a sticker to define a droplet on the surface of a
도 23은 마스크 (41)와 함께 표면 처리 (예를 들어, 화학적 기상 증착, 플라즈마 산화, 코로나(Corona) 등 - 아래 방향으로 그려진 화살표에 의해 표시됨)를 이용하는, 표면 변형 실시양태를 도시하는 개략도이고; 한 실시양태에서, 미소유체 장치 (16)는 이러한 표면 처리시에 마스크가 없는 곳은 친수성이 되지만 마스크가 있는 곳은 소수성으로 유지되는 천연적으로 소수성인 물질로 제조된다. 표면 처리 후에, 마스크를 제거할 수 있고, 채널을 유체로 충전하여 표면 위로 돌출되지만 소수성으로 유지된 영역에 의해 속박된 점적을 생성할 수 있다 (도 17 참고).23 is a schematic diagram illustrating a surface modification embodiment, utilizing a surface treatment (e.g., chemical vapor deposition, plasma oxidation, Corona, etc. - indicated by an arrow drawn downward) in conjunction with a
도 24는 기하학적 형태 및 표면 처리의 조합을 이용하여 점적을 제어하는, 점적-대-점적 연결 방식의 한 실시양태의 개략도이다. 도 24a는 각각의 포트에서 상승된 영역 (예를 들어, 받침대 또는 개스킷)을 갖는, 유체 채널 및 포트를 포함하는 미소유체 장치 또는 "칩"의 실시양태를 도시한다. 장치의 다른 부분 (즉, 받침대 또는 개스킷 이외의 부분)을 처리 (예를 들어, 플라즈마 처리)하여 이들을 친수성이 되도록 하는 경우에는, 플라즈마 처리 동안에 천연적으로 소수성인 받침대 또는 개스킷을 마스크 (도 24a에서 부재 (41)로서 받침대 또는 개스킷 상에 도시됨)로 보호하여 친수성이 되는 것을 방지할 수 있다. 플라즈마 처리 후에, 마스크를 제거한다 (예를 들어, 받침대 또는 개스킷의 표면으로부터 박리함). 도 24b는 점적 반경이 각각의 말단에서 (즉, 포트 개구부에서) 균형을 이룬, 유체로 충전된 친수성 채널을 도시하며, 점적 (22)은 소수성 개스킷 표면에 의해 속박된다. 도 24c는 돌출 점적 (이 경우에는, 점적 (23)이 아래로 돌출됨)을 갖는 관류 매니폴드 조립체의 접합 표면의 한 부분에 접근하여 있는 (그러나 아직 접촉하지는 않음) 위로 돌출된 점적 (22)을 갖는 도 24b의 미소유체 장치의 한 부분을 도시한다. 도 24d는 미소유체 장치의 위로 돌출된 점적 (22)이 관류 매니폴드 조립체의 아래로 돌출된 점적 (23)과 접촉하고 있는 (융합되어 있는) 도 24c의 미소유체 장치의 동일한 부분을 도시한다. 점적은 친수성 표면 상에 있지만 소수성 표면에 의해 속박될 때 제어된 방식으로 합쳐진다. 이전에 언급한 바와 같이, 미소유체 장치 (아래로 돌출된 점적을 가짐)가 관류 매니폴드 조립체 (위로 돌출된 점적을 가짐) 위에서 접근하는 실시양태 또한 고려된다.Figure 24 is a schematic diagram of one embodiment of a drop-to-drop connection scheme that uses a combination of geometry and surface treatment to control droplets. FIG. 24A shows an embodiment of a microfluidic device or “chip” comprising fluidic channels and ports, with a raised area (e.g., a pedestal or gasket) at each port. If other parts of the device (i.e., parts other than the pedestal or gasket) are treated (e.g., plasma treated) to render them hydrophilic, the naturally hydrophobic pedestal or gasket must be masked (e.g., in Figure 24a) during the plasma treatment. It can be prevented from becoming hydrophilic by protecting it with a member 41 (shown on a stand or gasket). After plasma treatment, the mask is removed (e.g., peeled from the surface of the base or gasket). FIG. 24B shows a fluid-filled hydrophilic channel with the droplet radius balanced at each end (i.e., at the port opening), and the
도 25는 표면 처리만을 이용하여 (즉, 기하학적 형태, 예컨대 받침대 또는 개스킷없이) 연결된 점적-대-점적의 실시양태를 도시한다. 도 25a는 유체 채널 및 포트를 포함하는 관류 매니폴드 조립체의 실시양태를 도시한다. 천연적으로 소수성인 접합 표면의 다른 부분 (즉, 포트 주변 영역 이외의 부분)을 처리 (예를 들어, 플라즈마 처리)하여 친수성이 되도록 하는 경우에는, 플라즈마 처리 동안에 포트 주변 영역을 마스크 (도 25a에서 포트 및 포트 주변의 접합 표면의 작은 영역을 커버하는 부재 (41)로서 도시됨)로 보호하여 친수성이 되는 것을 방지한다. 플라즈마 처리 후에, 마스크를 제거한다 (예를 들어, 포트 주변의 접합 표면으로부터 박리함). 도 25b는 유체가 소정의 수준 (예를 들어, 유체 칼럼의 높이)으로 충전된 친수성 채널을 도시한다. 일부 실시양태에서, 형성된 점적은 유체 부피에 의해 가해지는 압력 (중력수두)에 저항할 수 있다. 이는 상부 점적의 적하를 최소화하고 그의 크기를 안정화시키면서 점적-대-점적 연결을 가능하게 할 수 있기 때문에 유리하다. 이론에 구애되지 않고, 유체 부피에 의해 가해진 압력이 점적의 표면 장력에 의해 균형을 이루기 때문에 점적은 상기 압력에 저항하고; 이 표면 장력은 부분적으로 점적 반경에 의해 결정되고, 점적 반경은 본원에 개시된 디자인 및 방법을 이용하여 제어될 수 있고; 예를 들어 점적이 포트 주변의 소수성 영역에 의해 속박될 때, 그의 표면의 반경은 유사하게 속박된다.Figure 25 shows an embodiment of drop-to-drop connected using only surface treatment (i.e., without geometry, such as a pedestal or gasket). Figure 25A shows an embodiment of a perfusion manifold assembly including fluid channels and ports. If other parts of the naturally hydrophobic bonding surface (i.e., other than the area surrounding the port) are treated (e.g., plasma treated) to become hydrophilic, the area surrounding the port may be masked during the plasma treatment (see Figure 25a). Protected by a member (shown as 41) covering the port and a small area of the bonding surface around the port to prevent it from becoming hydrophilic. After plasma treatment, the mask is removed (e.g., peeled from the bonding surface around the port). Figure 25B shows a hydrophilic channel filled with fluid to a given level (e.g., height of the fluid column). In some embodiments, the formed droplets can resist the pressure (gravitational head) exerted by the fluid volume. This is advantageous because it can enable drop-to-drop connections while minimizing dripping of the upper drop and stabilizing its size. Without being bound by theory, a drop resists pressure because the pressure exerted by the fluid volume is balanced by the surface tension of the drop; This surface tension is determined in part by the drop radius, which can be controlled using the designs and methods disclosed herein; For example, when a droplet is constrained by a hydrophobic region around a port, the radius of its surface is similarly constrained.
도 26은 (이론에 구애되지 않고) 포트 직경 (밀리미터)과 안정화된 점적이 지지할 수 있는 최대 정수두 (밀리미터) 사이의 관계를 도시하는 차트이며, 유체가 물과 동일한 표면 장력을 가진 것으로 가정한다 (상기 모델은 저장소 메니스커스를 포함하지 않음). 이는 채널에서 물기둥의 실질적인 부피를 지지할 수 있는 (일반적으로 실질적인 배압을 지지할 수 있는) 것을 선택하여, 사용자 조작에 대해 유의한 공정 범위 및 허용 오차를 제공하여, 다양한 포트 직경을 이용하여 작업할 수 있음을 보여준다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 유체에 대한 압력을 조정함으로써 원하는 크기의 튀어나온 또는 돌출 점적을 달성한다. Figure 26 is a chart showing (without being bound by theory) the relationship between port diameter (in millimeters) and the maximum static head (in millimeters) that a stabilized drop can support, assuming that the fluid has the same surface tension as water. (The above model does not include the reservoir meniscus). This allows working with a variety of port diameters, providing significant process range and tolerance for user operation by selecting one that can support a substantial volume of water column in the channel (usually capable of supporting a substantial back pressure). It shows that it can be done. In yet another embodiment, the desired size of raised or protruding droplet is achieved by adjusting the pressure on the fluid.
본 발명은 점적 크기, 배향 또는 방향을 제어하는 특별한 방법으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 한 실시양태에서, 본 발명은 안정한 점적을 형성하도록 가공된 표면을 사용하는 (또는 제조하는) 것을 고려한다. 이러한 표면은 본래 친수성 또는 소수성일 수 있거나, 또는 친수성 또는 소수성으로 처리될 수 있다. 본 발명이 임의의 한 기술로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 그러나, 친수성 처리 (예를 들어, 저압 산소 플라즈마 처리, 코로나 처리 등)의 다양한 방법 중에서, 폴리(디메틸실록산) (PDMS) 미소유체 장치를 처리하기 위해 청정 기술이 바람직하다. 한 실시양태에서, 본 발명은 대기 RF 플라즈마를 사용하여, 친수성 표면이 (일반적으로 소수성 물질인 것 위에) 생성될 수 있는 것을 고려한다. Hong et al., "Hydrophilic Surface Modification of PDMS Using Atmospheric RF Plasma," Journal of Physics: Conference Series 34 (2006) 656-661 (Institute of Physics Publishing)을 참고한다. 한 실시양태에서, 도 23에 도시된 바와 같이 마스크 (41)를 이러한 플라즈마 처리와 함께 사용한다. 예를 들어, 플라즈마 처리 이전에 마스크를 미소유체 장치 (16)의 표면 (예를 들어, PDMS 또는 다른 중합체로 제조됨)의 영역에 부착시켜 이러한 영역이 친수성이 되는 것을 방지할 수 있다 (이로써 친수성이 되는 PDMS 칩의 부분 및 소수성으로 유지되는 부분을 제어함). 플라즈마 처리 후에, 마스크 (41)를 제거할 수 있다 (도 24) (전형적으로 표면으로부터 마스크를 간단히 박리시킴). 여전히 또 다른 실시양태에서, 본 발명은 표면의 소수성을 증가시키기 위해 플루오린화 환경에서 플라즈마 표면 처리를 이용하는 것을 고려한다. Avram et al., "Plasma Surface Modification for Selective Hydrophobic Control," Romanian J. Information Science and Technology, Vol. 11, Number 4, 2008, 409-422를 참고한다. The present invention is not intended to be limited to any particular method of controlling droplet size, orientation or direction. In one embodiment, the present invention contemplates using (or making) a surface engineered to form stable droplets. These surfaces may be hydrophilic or hydrophobic in nature, or may be treated to become hydrophilic or hydrophobic. The present invention is not intended to be limited to any one technology. However, among various methods of hydrophilic treatment (e.g., low pressure oxygen plasma treatment, corona treatment, etc.), clean technology is preferred for processing poly(dimethylsiloxane) (PDMS) microfluidic devices. In one embodiment, the present invention contemplates that a hydrophilic surface can be created (over what would normally be a hydrophobic material) using an atmospheric RF plasma. See Hong et al., "Hydrophilic Surface Modification of PDMS Using Atmospheric RF Plasma," Journal of Physics: Conference Series 34 (2006) 656-661 (Institute of Physics Publishing). In one embodiment, a
대안적으로, 이러한 표면은 점적이 원하는 방식으로 형성되거나 거동하도록 하는 기하학적 특징부 또는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 18에 도시된 바와 같이 접합 표면은 점적이 특별한 치수를 갖는 것을 가능하게 하는 기하학을 갖는 돌출부, 플랫폼 또는 받침대 (42)를 가질 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이 표면은 또한 점적이 돌출되는 포트를 둘러싸는 구조체, 예컨대 개스킷 (43) 또는 다른 기계적 밀봉부로 덮힐 수 있고, 이는 2개의 접합 표면들 (즉, 미소유체 장치로부터의 한 표면 및 관류 조립체로부터의 한 표면) 사이의 공간을 충전하여, 압축하에 있는 동안 누출을 방지한다. Alternatively, these surfaces can have geometric features or shapes that allow the droplets to form or behave in a desired manner. For example, as shown in FIG. 18 the bonding surface may have a protrusion, platform or
대안적으로 (도 20), 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이 점적의 일부분이 미소유체 장치의 접합 표면 (21) 아래에 있도록, 점적의 일부분이 오목부 또는 함몰부 (44)에 위치할 수 있다. 여전히 또 다른 실시양태에서, 도 22a 및 22b에 도시된 바와 같이 접착성 패치 또는 스티커 (45)를 표면 상에 설치하여, 미소유체 장치의 접합 표면 상에 친수성 또는 소수성 영역을 생성할 수 있다. Alternatively (FIG. 20), a portion of the droplet may be located in a depression or
여전히 또 다른 실시양태에서, 기하학적 특징부 및 표면 처리의 조합을 적용할 수 있다. 예를 들어, 소수성 받침대 또는 개스킷을 사용하여 (또는 제조하여) 더 작은 점적 크기를 허용할 수 있다. 개스킷의 제조에 사용되는 대부분의 엘라스토머성 중합체는 소수성이다. 이러한 개스킷은 예를 들어 스톡웰 엘라스토머릭스, 인크. (Stockwell Elastomerics, Inc., 미국 펜실베니아주 필라델피아)로부터 상업적으로 입수가능하다. 한편, 엠엔피 실링(M&P Sealing)은 폴리테트라플루오로에틸렌 ("PTFE"), 퍼플루오로알콕시 ("PFA"), 또는 플루오린화 에틸렌 ("FEP")과 같은 물질로 제조된 고품질 제품, 예컨대 연질 소수성 개스킷 (미국 텍사스주 오렌지)을 기계 가공한다. 이들은 또한 일부 실시양태에서 고려된다. 장치의 다른 부분 (즉, 받침대 또는 개스킷 이외의 부분)을 처리 (예를 들어, 플라즈마 처리)하여 친수성이 되도록 하는 경우에는, 플라즈마 처리 동안에 천연적으로 소수성인 받침대 또는 개스킷을 마스크로 보호하여 친수성이 되는 것을 방지할 수 있다. In yet another embodiment, a combination of geometric features and surface treatments may be applied. For example, hydrophobic scaffolds or gaskets can be used (or manufactured) to allow for smaller droplet sizes. Most elastomeric polymers used in the manufacture of gaskets are hydrophobic. Such gaskets are manufactured by, for example, Stockwell Elastomerics, Inc. (Stockwell Elastomerics, Inc., Philadelphia, PA). Meanwhile, M&P Sealing offers high-quality products made from materials such as polytetrafluoroethylene (“PTFE”), perfluoroalkoxy (“PFA”), or fluorinated ethylene (“FEP”), e.g. Machine soft hydrophobic gaskets (Orange, TX, USA). These are also considered in some embodiments. If other parts of the device (i.e., parts other than the pedestal or gasket) are treated (e.g., plasma treated) to make them hydrophilic, the naturally hydrophobic pedestals or gaskets must be protected with a mask during the plasma treatment to make them hydrophilic. You can prevent it from happening.
한 실시양태에서, 포트의 벽 (또는 미소유체 장치의 접합 표면에까지 이르는 적어도 그의 일부분)은 친수성이거나 친수성이 된다. 한 실시양태에서, 상응하는 포트의 벽 (또는 관류 조립체의 접합 표면에까지 이르는 적어도 그의 일부분)은 친수성이거나 친수성이 된다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치의 포트의 벽 및 관류 조립체의 상응하는 포트 (또는 그의 일부분) 모두 친수성이거나 친수성이 된다.In one embodiment, the wall of the port (or at least a portion thereof extending to the bonding surface of the microfluidic device) is or becomes hydrophilic. In one embodiment, the wall of the corresponding port (or at least a portion thereof extending to the mating surface of the perfusion assembly) is or becomes hydrophilic. In one embodiment, both the walls of the ports of the microfluidic device and the corresponding ports (or portions thereof) of the perfusion assembly are hydrophilic or become hydrophilic.
한 실시양태에서, 본 발명은 (도 25에 도시된 바와 같이) 저장소에 있는 액체의 중량에 저항하는 점적을 보유하도록 표면을 고안되는 것을 고려한다. 이는 상부 장치에 놓이는 점적이 (즉, 제1 장치가 위에서 제2 장치로 접근하는 경우) 용이하게 생성되는 것을 허용하기 때문에 실제로 특히 중요하다. 이 실시양태는 측정된 양의 액체를 저장소에 간단히 놓는 것을 가능하게 하여 (예를 들어, 100uL, 75uL, 50uL 또는 일부 다른 양), 액체가 포트로 흘러서 점적을 형성하고 저절로 멈추게 한다. 중요하게는, 이 실시양태가 임의의 특별한 양의 액체로 제한되는 것으로 의도되지 않으며, 실제로 정확하게 측정된 양의 액체가 필요하지는 않다. 이 방법에 의해 점적을 형성하기 위해서는, 특정한 양이 특정한 역치보다 낮은 한 (물의 중량이 점적의 표면 장력을 압도하여 파괴하는 경우) 상기 특정한 양을 목표로 하는 것만으로도 충분하다. 이는 얼마나 많은 양의 액체가 그 위에서 밀어내는지에 따라 다소 볼록할 수 있지만, 점적의 공간적 범위는 동일해야 한다. In one embodiment, the present invention contemplates a surface designed to hold droplets that resist the weight of the liquid in the reservoir (as shown in Figure 25). This is particularly important in practice because it allows a drop placed on the upper device to be easily created (i.e. when the first device approaches the second device from above). This embodiment makes it possible to simply place a measured amount of liquid into the reservoir (e.g. 100uL, 75uL, 50uL or some other amount), allowing the liquid to flow into the port, forming a droplet and stopping on its own. Importantly, this embodiment is not intended to be limited to any particular amount of liquid; in fact, accurately measured amounts of liquid are not required. To form a drop by this method, it is sufficient to aim for a specific amount as long as it is below a certain threshold (where the weight of the water overwhelms the surface tension of the drop and destroys it). It may be more or less convex depending on how much liquid is pushed above it, but the spatial extent of the drop should be the same.
본 발명은 미소유체 장치의 점적-대-점적 연결에 대해 한 가지 방식만으로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 한 실시양태에서, 도 15a에 도시된 바와 같이, 제1 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기에 있는 세포의 하나 이상의 기능을 모방하는 (즉, 체내 장기에 있는 세포의 하나 이상의 기능, 예컨대 세포-세포 상호작용, 시토카인 발현 등을 모방하는) 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치가 위로 돌출된 점적을 갖는 반면에, 제2 미소유체 장치 상의 상응하는 점적은 아래로 돌출된다. 또 다른 실시양태에서, 제1 미소유체 장치, 예컨대 체내 장기에 있는 세포를 모방하거나 또는 장기의 적어도 하나의 기능을 모방하는 세포를 포함하는 칩 상의 장기 미소유체 장치는 아래로 돌출된 점적을 갖는 반면에, 제2 미소유체 장치 상의 상응하는 점적은 위로 돌출된다. The present invention is not intended to be limited to only one approach to drop-to-drop connection of microfluidic devices. In one embodiment, as shown in Figure 15A, the first microfluidic device is used to mimic one or more functions of cells in an organ of the body (i.e., to mimic one or more functions of a cell in an organ of the body, such as cell-cell interaction). While the organ microfluidic device on the chip containing the cells (mimicking action, cytokine expression, etc.) has a droplet that projects upward, the corresponding droplet on the second microfluidic device projects downward. In another embodiment, the first microfluidic device, such as an organ microfluidic device on a chip comprising cells that mimic cells in an organ in the body or mimic at least one function of an organ, has a droplet that protrudes downward. Then, the corresponding droplet on the second microfluidic device protrudes upward.
운동량에 대한 논쟁을 제외하고, 중력만이 안정한 점적 형성에 소정의 역할을 한다. 예를 들어, 테이블 상에서 편평하게 놓인 칩은 중력으로 인한 유의한 힘을 받지 않는다. 예를 들어 맞물림 절차의 일부로서 장치를 기울이면, 유체가 더 높은 지점에서 더 낮은 지점으로 흐를 것이다. 따라서, 장치의 배향, 예컨대 장치가 위로 향하거나 아래로 향하는 경로를 갖는 것은 점적을 속박하는데 도움이 되는 또 다른 방법으로 고려될 수 있다. Aside from arguments about momentum, gravity alone plays a role in stable droplet formation. For example, a chip lying flat on a table experiences no significant force due to gravity. For example, if the device is tilted as part of the engagement procedure, fluid will flow from a higher point to a lower point. Accordingly, the orientation of the device, such as having the device face upward or downward in a path, may be considered another way to help constrain the droplet.
점적 부피를 제어하는 추가의 측면은 장치 채널의 유체 저항이다. 예를 들어 장치가 작은 채널을 갖는 경우, 장치로부터의 유체 흐름을 유도하는 힘 (예를 들어, 중력 또는 모세관력)이 있음에도 불구하고, 유체 저항은 시간에 걸쳐 거의 일정한 점적 부피를 유지할만큼 충분히 높을 수 있다. 이는 높은 결합수의 경우에도 마찬가지이다. 유체 저항의 조정은 "점적을 한정하는" 단일 방법으로서 또는 액체 피닝 기하학을 제어하거나 표면의 습윤 성질을 제어하는 것과 같은 다른 방법과 조합하여 이용될 수 있고; 유체 저항을 이용하여 점적 부피를 제어하는 반면에, 표면의 습윤 성질의 제어는 점적 배치를 제어하는데 도움이 될 것이다. An additional aspect that controls drop volume is the fluid resistance of the device channels. For example, if a device has small channels, the fluid resistance will be high enough to maintain a nearly constant droplet volume over time, despite the presence of a force (e.g., gravity or capillary force) directing fluid flow from the device. You can. This is also true for high binding numbers. Adjustment of fluid resistance can be used as a single method of "defining the drop" or in combination with other methods such as controlling the liquid pinning geometry or controlling the wetting properties of the surface; While fluid resistance is used to control drop volume, control of the wetting properties of the surface will help control drop placement.
B. 미소유체 장치B. Microfluidic device
본 발명은 미소유체 장치의 성질에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 그러나, 바람직한 미소유체 장치가 미국 특허 번호 8,647,861 (본원에 참고로 포함됨)에 기재되어 있고, 이들은 미소채널에 살아있는 세포, 예를 들어 소정의 유속으로 배양물 유체에 노출된 미소채널의 막 상의 세포를 포함하는 미소유체 "칩 상의 장기" 장치이다. 미소채널의 표면 및/또는 막은 세포 부착성 분자로 코팅되어 세포의 부착을 지지하고 조직으로 그들의 조직화를 촉진할 수 있다. 막이 사용되는 경우, 조직은 상부 표면, 하부 표면 또는 이들 둘 다에 형성될 수 있다. 한 실시양태에서, 상이한 세포가 상부 및 하부 표면 상에서 살아있으며, 이로써 막에 의해 분리된 1개 이상의 조직-조직 접속부를 생성한다. 막은 다공성, 가요성, 탄성 또는 이들의 조합일 수 있으며, 기체 및 작은 화학물질의 교환만을 허용하도록 충분히 큰 공극 또는 큰 단백질 뿐만 아니라 살아있는 전세포의 이동 및 채널 통과를 허용하도록 충분히 큰 공극을 갖는다. 한 실시양태에서, 막은 압력 또는 기계적 힘에 반응하여 선택적으로 팽창 및 수축하며, 이로써 살아있는 조직-조직 접속부의 기계적 힘을 생리학적으로 추가로 자극할 수 있다. The present invention is not intended to be limited by the nature of the microfluidic device. However, preferred microfluidic devices are described in U.S. Patent No. 8,647,861 (incorporated herein by reference), which capture living cells in a microchannel, e.g., cells on the membrane of the microchannel exposed to culture fluid at a predetermined flow rate. It is a microfluidic “organ on a chip” device that includes: The surface and/or membrane of the microchannel can be coated with cell adhesion molecules to support the attachment of cells and promote their organization into tissues. If a membrane is used, the tissue may be formed on the top surface, the bottom surface, or both. In one embodiment, different cells live on the upper and lower surfaces, thereby creating one or more tissue-tissue junctions separated by a membrane. Membranes may be porous, flexible, elastic, or combinations thereof, with pores sufficiently large to allow only the exchange of gases and small chemicals, or pores sufficiently large to allow movement and passage of living whole cells as well as large proteins. In one embodiment, the membrane selectively expands and contracts in response to pressure or mechanical force, which can further physiologically stimulate the mechanical forces of the living tissue-tissue interface.
도 33은 예시적인 미소유체 장치 또는 "칩 상의 장기" 장치의 개략도를 도시한다. 조립된 장치는 도 33a에 개략적으로 도시되며, 이는 다수개의 포트를 포함한다. 도 33b는 도 33a의 장치의 분해도를 도시하며, 평행 구성으로 채널 (98)을 갖는 하부 조각 (97), 및 다수개의 포트 (2)를 갖는 상부 조각 (99)을 도시하고, 조직-조직 접속부 자극 영역은 상부 조각 (99)과 하부 조각 (97) 사이에 막 (101)을 포함하고, 여기서 세포 거동 및/또는 기체, 화학물질, 분자, 입자 및 세포의 통과가 모니터링된다. 한 실시양태에서, 주입 유체 포트 및 배출 유체 포트는 제1 중심 미소채널과 소통하여, 유체가 제2 중심 미소채널과는 무관하게 제1 중심 미소채널을 통해 주입 유체 포트로부터 배출 유체 포트로 동적으로 이동할 수 있도록 한다. 또한, 주입 및 배출 유체 포트 사이의 유체 통과는 중심 미소채널들 사이에서 공유될 수 있음이 고려된다. 어느 실시양태에서나, 제1 중심 미소채널을 통과하는 유체 흐름의 특징, 예컨대 유속 등은 제2 중심 미소채널을 통과하는 유체 흐름 특징과는 독립적으로 제어가능하며, 그 반대도 가능하다. Figure 33 shows a schematic diagram of an exemplary microfluidic device or “organ on a chip” device. The assembled device is schematically shown in Figure 33A and includes multiple ports. Figure 33b shows an exploded view of the device of Figure 33a, showing a
도 34는 제1 채널에서 장치의 내부에 세포 (103)와 함께 2개의 막 (101 및 102)을 가지며, 유체 채널 (104 및 105)과 접촉하고 있는 실시양태를 도시하는 개략도이며, 화살표는 흐르는 방향을 도시한다. 상기 3개의 채널 장치는 세포, 예를 들어 림프구 세포, 혈관 세포, 신경 세포 등의 이동 또는 움직임을 추적할 수 있게 한다. 한 실시양태에서, 막 (101)은 그의 상부 표면 상에 림프성 내피로, 그의 하부 표면 상에 기질 세포로 코팅되고, 제2 다공성 막 (102) 또한 그의 상부 표면 상에 기질 세포로, 그의 하부 표면 상에 혈관성 내피로 코팅된다. 이들 혈관 및 기질 세포의 움직임을 모니터링할 수 있다. 대안적으로, 제3 유형의 세포를 중앙 (103)에 설치할 수 있고, 막을 통한 이동을 모니터링할 수 있다 (예를 들어, 영상화에 의해 또는 채널 또는 채널 유체에 있는 세포의 검출에 의해). 막은 다공성일 수 있거나 또는 세포가 막을 통과하도록 하는 홈을 가질 수 있다. 34 is a schematic diagram showing an embodiment having two
한 실시양태에서, 상기 3개의 채널 장치를 사용하여 암 세포의 세포 거동을 측정한다. 종양 세포를 예를 들어 상부 및 하부 막의 표면 상의 기질 세포 층에 의해 상부 및 하부가 둘러싸인 중심 미소채널에 설치한다. 유체, 예컨대 세포 배양 배지 또는 혈액이 혈관 채널에 들어간다. 유체, 예컨대 세포 배양 배지 또는 림프가 림프 채널에 들어간다. 이 구성은 연구자가 암 전이 동안에 혈관 및 림프관으로 종양 성장 및 침습을 모방 및 연구하는 것을 가능하게 한다. 막은 다공성일 수 있거나 또는 세포가 막을 통과하도록 하는 홈을 가질 수 있다. In one embodiment, the three channel device is used to measure cellular behavior of cancer cells. Tumor cells are installed in a central microchannel surrounded on the top and bottom by, for example, a layer of stromal cells on the surfaces of the top and bottom membranes. Fluid, such as cell culture medium or blood, enters the vascular channel. Fluid, such as cell culture medium or lymph, enters the lymphatic channel. This configuration allows researchers to mimic and study tumor growth and invasion into blood vessels and lymphatic vessels during cancer metastasis. The membrane may be porous or may have grooves that allow cells to pass through the membrane.
C. 장치를 세포로 시딩C. Seeding the device with cells
상기 기재된 여러 실시양태에서, 미소유체 칩 또는 다른 장치는 세포를 포함한다. 일부 실시양태에서, 세포는 칩에 직접적으로 시딩된다. 그러나, 다른 실시양태에서, 칩은 캐리어 내에 함유되고, 캐리어는 세포 시딩을 용이하게 하기 위해 스탠드 상에 탑재된다. 도 35a-c는 "시딩 가이드" 및 스탠드의 한 실시양태를 도시한다. 한 실시양태에서, 시딩 가이드는 미소유체 칩을 함유하는 캐리어와 맞물리고, 시딩 및/또는 코팅 (예를 들어, ECM 코팅)의 다양한 단계에서 칩을 (예를 들어, 상부 채널 시딩을 위해) 똑바로 위로 및 (예를 들어, 하부 채널 시딩을 위해) 거꾸로 지탱하여, 무균 기술을 개선시킨다. 도 35a는 조립된, 즉 2개의 말단 캡 (106, 107)이 측면 패널 (108, 109)과 맞물리는 스탠드 (100)의 한 실시양태를 도시한다. 도 35b는 시딩 가이드가 스탠드 (100)로 접근하여 있는, 시딩 가이드에 의해 맞물리는 칩 (16) 및 캐리어 (17)를 도시한다. 도 35c는 스탠드 (100) 상에 탑재된 시딩 가이드와 각각 맞물린, 칩을 가진 6개의 캐리어 (17)를 도시한다. 시딩 가이드는 칩 캐리어를 (예를 들어, 스커트가 칩 캐리어와 맞물리는 것과 유사한 방식으로) 수용하도록 적합화되고; 코팅 및/또는 시딩 후에 동일한 칩 캐리어가 (시딩 가이드로부터 분리된 후에) 관류 매니폴드 조립체에 연결될 수 있다. 시딩 가이드는 포트가 테이블 윗면 또는 임의의 다른 표면과 접촉하지 않도록 칩을 (똑바로 위로 또는 거꾸로) 지탱하도록 고안된다. 이는 이러한 접촉을 통해 칩이 오염되는 것을 피하기 위함이다. 추가로, 시딩 가이드 또는 홀더는 피펫 및/또는 니들을 통해 칩에 접근하는 것을 용이하게 하고, 임의적으로 가이드 특징부를 이용하여 칩 포트로 삽입되는 것을 보조할 수 있다.In various embodiments described above, the microfluidic chip or other device includes cells. In some embodiments, cells are seeded directly on the chip. However, in other embodiments, the chip is contained within a carrier, and the carrier is mounted on a stand to facilitate cell seeding. Figures 35A-C show one embodiment of a “seeding guide” and stand. In one embodiment, a seeding guide engages a carrier containing a microfluidic chip and holds the chip straight (e.g., for upper channel seeding) at various stages of seeding and/or coating (e.g., ECM coating). Supported upward and upside down (e.g. for lower channel seeding), improves aseptic technique. 35A shows one embodiment of the
한 실시양태에서, 본 발명은 a) i) 캐리어에 적어도 부분적으로 함유된 칩, ii) 세포, iii) 시딩 가이드 및 iv) 안정한 탑재 위치에서 적어도 1개의 시딩 가이드를 수용하도록 구성된 부분을 갖는 스탠드를 제공하는 단계; b) 상기 시딩 가이드를 상기 캐리어와 맞물리게 하여, 맞물린 시딩 가이드를 생성하는 단계; c) 상기 맞물린 시딩 가이드를 상기 스탠드 상에 탑재하는 단계, 및 d) 상기 시딩 가이드가 (캐리어 및 칩과 함께) 안정한 탑재 위치에 있는 동안 (예를 들어, 피펫 팁을 사용하여) 상기 세포를 상기 칩에 시딩하는 단계를 포함하는, 시딩 방법을 고려한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치 또는 칩은 상부 채널, 하부 채널, 및 상기 상부 및 하부 채널의 적어도 일부분을 분리시키는 막을 포함한다. 한 실시양태에서, 미소유체 장치 또는 칩은 단계 c)의 시딩 후에 막 상에 및/또는 1개 이상의 채널 내에 (또는 상에) 세포를 포함한다 (예를 들어, 상부 채널이 시딩됨). 이 방법의 한 실시양태에서, 다수개의 시딩 가이드는 스탠드 상에 탑재되고, 다수개의 칩이 세포로 시딩되는 것을 허용한다. 가이드는 a) 취급하는 동안 칩 표면을 멸균성으로 유지하고, b) 시딩하는 동안 피펫 팁을 포트로 적절히 가이드하고, c) 칩의 채널을 명확하게 표지하고 (예를 들어, 상부 채널과 하부 채널을 구별시키고), d) 채널에 있는 액체를 칩에 싣는 (뿐만 아니라 이미 시딩된 또는 ECM으로 관능화된 세포를 칩에 실음) 것을 허용하는 것을 비롯하여 수많은 기능을 갖는다. 스탠드 또한 a) 세포가 막을 균일하게 가로질러 분배하도록 칩 수준을 유지하고, b) 가이드가 하부 채널의 시딩을 위해 거꾸로 뒤집히는 것을 가능하게 하고, c) 사용자가 한 번에 여러 개의 시딩된 칩을 보유하고 보관하는 것을 가능하게 하는 것을 비롯하여 수많은 기능을 갖는다. 따라서, 한 실시양태에서, 단계 c)의 시딩 후에, 상기 방법은 칩을 거꾸로 뒤집어서 하부 채널을 시딩하는 단계를 계속한다. In one embodiment, the invention provides a stand having a) a portion configured to receive i) a chip at least partially contained in a carrier, ii) cells, iii) a seeding guide and iv) at least one seeding guide in a stable mounting position. providing steps; b) engaging the seeding guide with the carrier, thereby creating an engaged seeding guide; c) mounting the engaged seeding guide on the stand, and d) seeding the cells (e.g., using a pipette tip) while the seeding guide (together with the carrier and chip) is in a stable mounting position. Consider a seeding method, comprising seeding a chip. In one embodiment, a microfluidic device or chip includes an upper channel, a lower channel, and a membrane separating at least a portion of the upper and lower channels. In one embodiment, the microfluidic device or chip comprises cells on the membrane and/or in (or on) one or more channels after seeding in step c) (e.g., the upper channel is seeded). In one embodiment of this method, multiple seeding guides are mounted on a stand and allow multiple chips to be seeded with cells. The guides must a) keep the chip surface sterile during handling, b) properly guide the pipette tip into the port during seeding, and c) clearly label the channels of the chip (e.g., upper and lower channels). d) allows loading of liquid in the channels onto the chip (as well as loading of already seeded or ECM-functionalized cells onto the chip). The stand also a) keeps the chips level so that the cells are evenly distributed across the membrane, b) allows the guide to be flipped upside down for seeding of the lower channels, and c) allows the user to hold multiple seeded chips at once. It has numerous functions, including enabling storage and storage. Accordingly, in one embodiment, after seeding in step c), the method continues by turning the chip upside down and seeding the lower channels.
실험Experiment
실시예 1Example 1
캡핑 층 (도 2, 부재 13)을 백플레인 (14)에 결합시키기 위한 조건을 실험하였다. 압출된 SEBS 시트를 고온의 엠보싱된 플레이트에 결합시켰다. SEBS 시트는 고온 엠보싱 공정을 통해 COP에 형성된 채널에 대한 캡핑 층으로서 및 접합 부품에 대한 유체 및 기체 개스킷으로서 작용하도록 고안되었다. 시험에 의해, 1mm 두께의 SEBS가 저장소와 백플레인 사이의 유체 밀봉부로서 더 양호하다는 것이 확인되었다. 고온의 엠보싱된 플레이트는 제오노르 1420R로부터 제작되었다. 사용된 SEBS 물질은 다음과 같다:Conditions for bonding the capping layer (Figure 2, element 13) to the
A. 두께: 1mm, 물질: 크라톤(Kraton) G1643, Mfg 과정: 압출A. Thickness: 1mm, Material: Kraton G1643, Mfg Process: Extrusion
B. 두께: 0.2mm, 물질: 크라톤 G1643 +5% 폴리프로필렌, Mfg 과정: 압출B. Thickness: 0.2mm, Material: Kraton G1643 +5% polypropylene, Mfg Process: Extrusion
오븐 공정을 라미네이터와 비교하여 이용하였다. 라미네이터는 적절히 결합되지 않아 한계를 나타내었다. 그러나, 오븐 공정은 다음과 같이 나타났다:An oven process was used compared to a laminator. The laminator had limitations as it was not properly bonded. However, the oven process showed:
일부 실시양태에서, 유체 층을 필름으로 밀봉시켰다. 이 필름은 중합체성, 금속성, 생물학적 필름 또는 이들의 조합물 (에를 들어, 다중 물질의 라미네이트)일 수 있다. 물질의 예에는 폴리프로필렌, SEBS, COP, PET, PMMA, 알루미늄 등이 포함된다. 구체적으로, 필름은 엘라스토머성일 수 있다. 필름을 접착제, 열 적층, 레이저 용접, 클램핑, 및 관련 기술분야에 공지된 다른 방법에 의해 유체 층에 고정시킬 수 있다. 필름은 추가의 구성요소를 유체 층에 고정하고 잠재적으로 유체 연결시키기 위해 추가로 사용될 수 있다. 예를 들어, 필름은 1개 이상의 저장소를 유체 층에 부착시키기 위해 사용될 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 필름은 EVA 또는 EMA를 포함하는 열 적층 필름이다. 예시적인 실시양태에서, 필름을 먼저 열 처리를 이용하여 유체 층에 대해 적층시킨 다음, 두 번째 열 처리를 이용하여 1개 이상의 저장소를 유체 층에 부착시킬 수 있다. 상이한 실시양태에서, 필름에는 SEBS가 포함되고, 이는 열 처리 또는 1종 이상의 용매의 도움에 의해 폴리스티렌, COP, 폴리프로필렌 등을 비롯한 다양한 물질에 결합가능한 것으로 공지되어 있다. 이 실시예에서, SEBS 필름을 (열 처리 또는 용매의 도움을 이용하여) 유체 층에 적층시킬 수 있고, 두 번째 처리를 이용하여 1개 이상의 저장소를 유체 층에 결합시킬 수 있다. 엘라스토머성, 변형가능한 또는 유연성인 필름, 또는 결합 공정 동안에 리플로우(reflow)하는 필름을 사용하는 것에 대한 여러 잠재적 이점이 있다. 이들 이점에는 예를 들어 다음이 포함된다: 잠재적으로 유체 층 또는 다른 결합된 구성요소 (예를 들어, 저장소)에 합치되어 (예를 들어, 제조된 부품의 평탄도 또는 평면도에 대한) 제조 허용 오차를 완화시키고, 결합하는 동안 필요한 평행성 또는 정렬을 잠재적으로 단순화시키고 (예를 들어, 상기 필름이 변형되어 평행성에서의 오차를 흡수할 수 있음), 개스킷으로서 작용하여 예를 들어 유체 백플레인과 저장소 사이에 유체 밀봉부를 생성한다. SEBS는 적당한 온도하에 (전형적으로 100C 미만) 유의하게 리플로우하지 않으면서 결합할 수 있기 때문에 결합 필름으로서 특히 유리하다. 리플로우는 유체 채널을 충전하고 막히게 하는 위험을 안고 있어서 바람직하지 않을 수 있다. 유의한 리플로우가 없어서, SEBS는 리플로우 물질 (예를 들어, 전형적인 열 적층 필름)에 비해 유체 채널 및 유체 층의 다른 특징부의 치수 및 구조를 더욱 양호하게 유지할 수 있다. 상이한 실시양태에서, 필름 두께는 10um 내지 5mm의 범위일 수 있다. 필름은 다양한 유체 포트 또는 채널을 포함할 수 있다. 필름은 편평할 필요가 없고, 다양한 3차원 형태를 가질 수 있다. In some embodiments, the fluid layer is sealed with a film. The film may be a polymeric, metallic, biological film, or a combination thereof (e.g., a laminate of multiple materials). Examples of materials include polypropylene, SEBS, COP, PET, PMMA, aluminum, etc. Specifically, the film may be elastomeric. The film can be secured to the fluid layer by adhesives, thermal lamination, laser welding, clamping, and other methods known in the art. Films may further be used to secure and potentially fluidly connect additional components to the fluid layer. For example, a film can be used to attach one or more reservoirs to a fluid layer. In an exemplary embodiment, the film is a thermally laminated film comprising EVA or EMA. In an exemplary embodiment, the film may first be laminated to the fluid layer using a heat treatment, and then a second heat treatment may be used to attach one or more reservoirs to the fluid layer. In a different embodiment, the film includes SEBS, which is known to be capable of bonding to a variety of materials including polystyrene, COP, polypropylene, etc. by heat treatment or with the aid of one or more solvents. In this embodiment, a SEBS film can be laminated to a fluid layer (using a heat treatment or with the aid of a solvent) and a second treatment can be used to bond one or more reservoirs to the fluid layer. There are several potential advantages to using films that are elastomeric, deformable or flexible, or films that reflow during the bonding process. These advantages include, for example: manufacturing tolerances (e.g., for flatness or flatness of the manufactured part), potentially conforming to fluid layers or other bonded components (e.g., reservoirs); It relieves pressure, potentially simplifies the parallelism or alignment required during bonding (e.g., the film can be deformed to absorb errors in parallelism), and acts as a gasket to seal, for example, fluid backplanes and reservoirs. creates a fluid seal between them. SEBS is particularly advantageous as a bonding film because it can bond under moderate temperatures (typically below 100 C) without significant reflow. Reflow can be undesirable because it runs the risk of filling and clogging the fluid channels. Because there is no significant reflow, SEBS can better maintain the dimensions and structure of the fluid channels and other features of the fluid layer compared to reflow materials (e.g., typical thermally laminated films). In different embodiments, film thickness may range from 10 um to 5 mm. The film may include various fluid ports or channels. The film need not be flat and can have a variety of three-dimensional shapes.
실시예 2Example 2
이 실시예에서, 칩 활성화를 위한 프로토콜의 한 실시양태가 논의된다. 이 실시예는 모든 작업이 무균 기술을 이용하는 후드하에서 수행되고, 모든 작업 공간이 멸균성인 (또는 멸균성으로 만들어진) 것으로 가정하였다.In this example, one embodiment of a protocol for chip activation is discussed. This example assumes that all work is performed under a hood using aseptic techniques and that all work areas are sterile (or made sterile).
파트 I: 칩의 제조Part I: Fabrication of Chips
A. 칩 팩키지의 외부에 70% 에탄올을 분무하고, 후드에 넣기 전에 와이핑한다.
B. 후드 내부의 팩키지를 개방하고, 칩 캐리어의 칩을 꺼낸다 (이들을 함께 꺼냄).B. Open the package inside the hood and take out the chips in the chip carrier (take them out together).
C. 칩 캐리어의 칩을 큰 멸균 디쉬 내에 둔다. C. Place the chip in the chip carrier into a large sterile dish.
i. 칩 캐리어는 그들의 윙으로만 취급한다. 칩을 취급하기 위해 항상 집게를 사용한다. 칩 표면을 세포 배양 구역에 연결한다. 칩 표면이 손과 접촉하는 것을 피하고, 편평해질 때까지 칩 유닛을 유지한다.i. Chip carriers are treated only as their wings. Always use tongs to handle chips. Connect the chip surface to the cell culture area. Avoid contact with the chip surface with your hands, and hold the chip unit until it is flat.
D. 개방하기 전에 에물레이트 시약 1 (Emulate Reagent 1: ER1) 분말 (가교제 함유)의 바이알을 주위 온도로 완전히 평형화시켜, 보관 용기 내에서의 응축을 방지한다 - ER1은 수분 및 빛에 민감하다.D. Allow the vial of Emulate Reagent 1 (ER1) powder (containing cross-linker) to fully equilibrate to ambient temperature before opening to prevent condensation in the storage container - ER1 is sensitive to moisture and light.
E. 생물안전성 후드의 조명을 끈다.E. Turn off the biosafety hood light.
F. 분말을 시약 2로 재구성한다. F. Reconstitute the powder with
i. 1 ml의 에물레이트 시약 2 (ER2) (완충제 함유)를 ER1 보관 용기에 바로 첨가하고, 3회 뒤집어서 철저히 혼합시킨다.i. Add 1 ml of Emulate Reagent 2 (ER2) (with buffer) directly to the ER1 storage container and mix thoroughly by inverting 3 times.
ii. ER1 용액을 주석 호일로 커버하여 빛에 의한 열화를 방지한다. ii. Cover the ER1 solution with tin foil to prevent deterioration by light.
G. 칩을 세척한다. G. Wash the chip.
i. 후드 내에서 칩을 수평으로 배향시킨다.i. The chips are oriented horizontally within the hood.
ii. 팁을 사용하여 100 ul의 ER2 용액을 피펫팅한다. ii. Pipette 100 ul of ER2 solution using the tip.
iii. 피펫을 완전히 수직 위치로 놓고, 하부 채널에 삽입한다 - 포트를 찾기 어려운 경우에는, 포트 근처의 표면을 만져서 탐색한다.iii. Place the pipette in a fully vertical position and insert it into the lower channel - if the port is difficult to find, feel the surface near the port to explore it.
iv. 포트를 찾은 후에, 팁을 포트에 주입한다 (단단히 연결한다).iv. After locating the port, insert the tip into the port (connect it securely).
v. 100 ul의 ER2 용액을 세척하고, 피펫 플런저를 계속 누르고 있는다 (배출 유체가 나오는 것이 보이면, 세척이 성공적으로 수행된 것이고, 유체가 동일한 주입 포트에서 나오는 것이 보이면, 팁이 적절히 주입되지 않은 것이며 단계 iv를 반복한다).v. Flush with 100 ul of ER2 solution and continue to press the pipette plunger (if you see fluid coming out, the flush was successful; if you see fluid coming out of the same injection port, the tip is not injected properly and follow step iv (repeat).
vi. 팁을 꺼내기 위해, 멸균성 집게를 이용하여 칩 바디를 가볍게 눌러서 팁을 꺼내고, 피펫 플런저는 계속 누르고 있는다. vi. To remove the tip, use sterile forceps to gently press the chip body to remove the tip, while continuing to depress the pipette plunger.
vii. 배출구 흐름을 흡인해낸다.vii. Suction the outlet flow.
viii. 상부 채널 세척을 위해 동일한 절차를 반복한다.viii. Repeat the same procedure for cleaning the upper channel.
ix. 세척한 후, 흡인기에 의해 상부 채널을 먼저 비우고, 하부 채널을 비운다.ix. After cleaning, the upper channel is first emptied by aspirator, followed by the lower channel.
H. ER1 용액을 두 채널 모두에 주입한다. H. Inject ER1 solution into both channels.
i. 팁을 사용하여 30 ul의 ER1 용액을 피펫팅한다. i.
ii. 포트 근처의 칩 표면 상부 상에서 피펫 팁을 사용하여 하부 채널의 주입 포트를 탐색한다. ii. Navigate the injection port of the lower channel using a pipette tip on the top of the chip surface near the port.
iii. 포트를 찾은 후에, 팁을 포트에 주입한다 (단단히 연결한다).iii. After locating the port, insert the tip into the port (connect it securely).
iv. 30 ul의 ER1 용액을 주입하고, 피펫 플런저를 계속 누르고 있는다 (배출 유체가 나오는 것이 보이면, 주입이 성공적으로 수행된 것이고, 유체가 동일한 주입 포트에서 나오는 것이 보이면, 팁이 적절히 주입되지 않은 것이며 단계 ii를 반복한다).iv. Inject 30 ul of ER1 solution and continue to depress the pipette plunger (if you see fluid coming out, the injection was successful; if you see fluid coming out of the same injection port, the tip is not injected properly and follow step ii (repeat).
v. 팁을 꺼내기 위해, 멸균성 집게를 이용하여 칩 바디를 가볍게 눌러서 팁을 꺼내고, 피펫 플런저는 계속 누르고 있는다. v. To remove the tip, use sterile forceps to gently press the chip body to remove the tip, while continuing to depress the pipette plunger.
vi. 과량의 유체를 칩 표면으로부터 흡인해낸다 (포트와 접촉하는 것은 피함).vi. Aspirate excess fluid from the chip surface (avoid contact with the ports).
vii. 50 ul의 ER1 용액을 사용하여 상부 채널에 대해 동일한 절차를 반복한다.vii. Repeat the same procedure for the upper channel using 50 ul of ER1 solution.
viii. 버블이 도입되는 것을 피한다. 현미경으로 채널을 검사하여 버블이 존재하지 않도록 보장하고, 버블이 존재하는 경우에는 ER1 용액을 다시 주입한다.viii. Avoid introducing bubbles. Inspect the channel under a microscope to ensure that no bubbles are present; if bubbles are present, re-inject the ER1 solution.
I. 칩을 UV 램프 바로 아래에 두고, 후드 내에 UV 조명 장치가 있는지 조명이 켜지는지 확인하고, 버튼을 사용하여 설정을 "일정한" 상태로 다시 조정한다. I. Place the chip directly under the UV lamp, ensure that there is a UV light device in the hood and the light is turned on, and use the button to adjust the settings back to the "constant" state.
J. UV 조명을 20분 동안 처리한다. J. Treat with UV light for 20 minutes.
K. UV 처리 후에, 채널에 용액이 없을 때까지 동일한 포트를 통해 채널로부터 ER1을 가볍게 흡인해낸다. K. After UV treatment, gently aspirate ER1 from the channel through the same port until there is no solution in the channel.
L. 100 ul의 ER2 용액으로 두 채널 모두를 세척한 다음, 200 ul의 dPBS로 세척한다. L. Wash both channels with 100 ul of ER2 solution, then with 200 ul of dPBS.
파트 II: 코팅Part II: Coating
A. 제조자의 지시에 따라 ECM을 제조한다. 제조자기 지시하는 경우에는 ECM을 분취하여 동결시키는 것이 권고된다. 여러 번의 동결-해동 주기는 피한다. A. Prepare the ECM according to the manufacturer's instructions. If the manufacturer directs, it is recommended to aliquot and freeze the ECM. Avoid multiple freeze-thaw cycles.
B. ECM 용액의 총 부피를 계산한다. B. Calculate the total volume of ECM solution.
채널에 대한 최소 부피Minimum volume for channel
i. 상부: 50uli. Top: 50ul
ii. 하부: 20ulii. Bottom: 20ul
iii. ECM 희석제: ECM에 대해 사용자 정의되며, 얼음 상에서 제조한다. iii. ECM diluent: customized for ECM, prepared on ice.
마트리겔을 사용하는 경우에는, 마트리겔 프로토콜을 참고한다 (마트리겔 프로토콜은 "슬러시" 얼음을 갖고, 만지지 말고, 임의의 가온이 마트리겔을 파괴할 수 있음을 확실히 한다).If using Matrigel, refer to the Matrigel protocol (the Matrigel protocol ensures that you have a “slush” of ice, do not touch it, and any warming will destroy the Matrigel).
C. 채널로부터 dPBS를 흡인해낸다. C. Aspirate dPBS from the channel.
D. 채널을 ECM 용액으로 로딩한다.D. Load the channel with ECM solution.
i. 팁을 사용하여 30 ul의 저온 ECM 용액을 피펫팅한다. i.
ii. 포트 근처의 칩 표면 상부 상에서 피펫 팁을 사용하여 하부 채널의 주입 포트를 탐색한다. ii. Navigate the injection port of the lower channel using a pipette tip on the top of the chip surface near the port.
iii. 포트를 찾은 후에, 팁을 포트에 수직으로 주입한다 (단단히 연결한다).iii. After locating the port, insert the tip perpendicularly into the port (connect tightly).
iv. 30 ul의 ECM 용액을 주입하고, 피펫 플런저를 계속 누르고 있는다 (배출 유체가 나오는 것이 보이면, 주입이 성공적으로 수행된 것이고, 유체가 동일한 주입 포트에서 나오는 것이 보이면, 팁이 적절히 주입되지 않은 것이며 단계 ii를 반복한다).iv. Inject 30 ul of ECM solution and continue to depress the pipette plunger (if you see fluid coming out, the injection was successful; if you see fluid coming out of the same injection port, the tip is not injected properly and follow step ii (repeat).
v. 팁을 꺼내기 위해, 멸균성 집게를 이용하여 칩 바디를 가볍게 눌러서 팁을 꺼낸다. v. To remove the tip, gently press the chip body using sterile forceps to remove the tip.
vi. 과량의 유체를 칩 표면으로부터 흡인해낸다 (포트와 접촉하는 것은 피함).vi. Aspirate excess fluid from the chip surface (avoid contact with the ports).
vii. 50 ul의 ECM 용액을 사용하여 상부 채널에 대해 동일한 절차를 반복한다.vii. Repeat the same procedure for the upper channel using 50 ul of ECM solution.
E. 4℃에서 밤새 또는 37℃에서 2시간 동안 인큐베이션한다.E. Incubate at 4°C overnight or at 37°C for 2 hours.
F. 파라필름을 이용하여 코팅된 칩을 함유하는 디쉬를 밀봉한다. F. Seal the dish containing the coated chips using parafilm.
실시예 3Example 3
이 실시예는 상부 채널의 칩 (이는 달리 지시되지 않는다면 수평으로 배향됨) 내부에 세포를 시딩하는 프로토콜의 한 실시양태를 제공한다. 이 실시예는 무균 기술 및 멸균 환경을 가정한다. This example provides one embodiment of a protocol for seeding cells inside a chip in the upper channel (which is horizontally oriented unless otherwise indicated). This example assumes aseptic technique and a sterile environment.
일부 세포가 매우 특이적인 시딩 조건을 필요로 하지만, 일반적으로 최적의 시딩 밀도는 세포가 평면 단층으로 가깝게 이격되어 있을 때 달성된다는 것을 주목해야 한다. 이러한 이격으로부터, 대부분의 일차 세포가 부착되어 전면생장 단층으로 퍼질 것이다. It should be noted that although some cells require very specific seeding conditions, generally optimal seeding density is achieved when cells are closely spaced in a planar monolayer. From this separation, most primary cells will attach and spread into the confluent monolayer.
하기 "중력 세척"을 참고한다. 이는 a) 채널의 한 측면에 있는 포트 상에 배지 (100uL)의 점적 (볼루스)을 놓고, 포트 자체 내에 임의의 공기 버블이 도입되지 않도록 하고, b) 이를 칩을 통해 흐르게 하고, 항상 배출 포트로부터 과량의 배지를 흡인해내는 것을 포함한다.See “Gravity Washing” below. This means a) placing a drop (bolus) of medium (100uL) onto the port on one side of the channel, making sure no air bubbles are introduced within the port itself, and b) flowing it through the chip, always leaving the outlet port. It involves aspirating excess medium from.
A. 칩을 후드로 옮긴다. A. Move the chip to the hood.
B. 이를 멸균성 디쉬 (예를 들어, 15mm 배양물 디쉬)에 둔다. B. Place it in a sterile dish (e.g., 15 mm culture dish).
C. 칩을 가볍게 세척한다. C. Lightly wash the chip.
i. 팁을 사용하여 200 ul의 세포 배양 배지를 피펫팅한다. i. Pipette 200 ul of cell culture medium using the tip.
ii. 포트 근처의 칩 표면 상부 상에서 피펫 팁을 사용하여 하부 채널의 주입 포트를 탐색한다.ii. Navigate the injection port of the lower channel using a pipette tip on the top of the chip surface near the port.
iii. 포트를 찾은 후에, 팁을 포트에 수직으로 주입한다 (단단히 연결한다).iii. After locating the port, insert the tip perpendicularly into the port (connect tightly).
iv. 200 ul의 배지를 세척하고, 피펫 플런저를 계속 누르고 있는다 (배출 유체가 나오는 것이 보이면, 세척이 성공적으로 수행된 것이고, 유체가 동일한 주입 포트에서 나오는 것이 보이면, 팁이 적절히 주입되지 않은 것이며 단계 iv를 반복한다).iv. Flush 200 ul of media and continue to press the pipette plunger (if you see fluid coming out, the flush was successful; if you see fluid coming out of the same injection port, the tip is not injected properly and proceed to step iv. repeat).
v. 팁을 꺼내기 위해, 멸균성 집게를 이용하여 칩 바디를 가볍게 눌러서 팁을 꺼내고, 피펫 플런저는 계속 누르고 있는다. v. To remove the tip, use sterile forceps to gently press the chip body to remove the tip, while continuing to depress the pipette plunger.
vi. 배출 유체를 흡인해낸다. vi. Aspirate the drained fluid.
vii. 상부 채널 세척을 위해 동일한 절차를 반복한다. vii. Repeat the same procedure for cleaning the upper channel.
viii. 두 채널 모두에 대해 세척 단계를 한 번 더 반복한다.viii. Repeat the wash steps one more time for both channels.
ix. 주입 및 배출 포트에 배지 점적을 첨가한다 (각각 100 ul).ix. Add medium dropwise to the injection and discharge ports (100 ul each).
D. 디쉬를 커버하고, 세포가 준비될 때까지 인큐베이터에 둔다. D. Cover the dish and place it in the incubator until the cells are ready.
E. 세포 현탁액을 제조하고, 세포 개수를 카운트한다. E. Prepare cell suspension and count cells.
F. 시딩 밀도는 상부 및 하부 채널, 세포 유형, 및 사용자 정의된 요구에 따라 특이적이다. F. Seeding density is specific to upper and lower channels, cell type, and customized needs.
i. 상부 채널: 예를 들어 Caco2 세포 : 250만개 세포/mli. Upper channel: e.g. Caco2 cells: 2.5 million cells/ml
ii. 하부 채널: 예를 들어 HUVEC: 전면생장ii. Lower channel: e.g. HUVEC: full growth
G. 세포를 카운팅한 후에, 세포 현탁액을 적절한 밀도로 조정한다.G. After counting the cells, adjust the cell suspension to an appropriate density.
H. 상부 채널 시딩을 위해, 칩을 함유하는 디쉬를 후드에 넣고, 칩 표면 상의 과량의 배지를 흡인해낸다 (칩 캐리어는 그들의 윙으로만 취급하고, 칩 캐리어를 편평하게 유지하고, 집어 들지 않는다! 이는 칩 배양물 막을 가로질러 세포의 균일한 분배를 보장할 것이다).H. For upper channel seeding, place the dish containing the chips in the hood and aspirate off excess medium on the chip surface (handle chip carriers only by their wings, keep chip carriers flat, do not pick up! This will ensure uniform distribution of cells across the chip culture membrane).
I. 각각의 칩을 시딩하기 전에 세포 현탁액을 가볍게 흡인해낸다.I. Gently aspirate the cell suspension before seeding each chip.
J. 50 ㎕의 세포 현탁액을 피펫팅하고, 상부 채널에 시딩한다 (칩이 수평 위치로 있을 때, 상부 채널은 오른쪽 아래 포트이다) (1개의 칩을 먼저 사용한다).
i. 피펫을 완전히 수직 위치로 두고, 상부 채널에 삽입한다 (수직은 칩으로 부드럽게 도입되게 하고, 더욱 균일한 세포 분배를 보장한다).i. Place the pipette in a fully vertical position and insert it into the upper channel (vertical ensures smooth introduction into the chip and more even cell distribution).
ii. 50 ul의 세포 현탁액을 주입하고, 피펫 플런저를 계속 누르고 있는다 (배출 유체가 나오는 것이 보이면, 주입이 성공적으로 수행된 것이고, 유체가 동일한 주입 포트에서 나오는 것이 보이면, 팁이 적절히 주입되지 않은 것이며 단계 ii를 반복한다).ii. Inject 50 ul of cell suspension and continue to depress the pipette plunger (if you see fluid coming out, the injection was successful; if you see fluid coming out of the same injection port, the tip is not injected properly and see step ii (repeat).
iii. 피펫을 꺼내기 위해, 세포 배양 구역을 제외하고 멸균성 집게를 이용하여 칩 바디를 가볍게 눌러서 팁을 꺼내고, 플런저를 계속 누르고 있는다.iii. To remove the pipette, gently press the chip body using sterile forceps to remove the tip, excluding the cell culture area, and continue to depress the plunger.
iv. 시딩된 팁을 사용하여 칩 표면으로부터 배출 유체를 즉시 흡인해낸다 (포트와 접촉하는 것은 피함).iv. Immediately aspirate the discharge fluid from the chip surface using the seeded tip (avoid contact with the port).
v. 시딩된 팁을 사용하여 칩 표면으로부터의 유출물을 즉시 제거하기 위해 피펫을 사용한다. v. Use a pipette to immediately remove any spillage from the chip surface using a seeded tip.
주입구 및 배출구 둘 다가 칩 표면과 균일하게 하여 정수압 흐름을 방지하도록 유출물을 제거한다. Both the inlet and outlet are flush with the chip surface to remove effluent to prevent hydrostatic flow.
K. 디쉬를 커버하고, 현미경으로 옮겨서 밀도를 체크한다. K. Cover the dish and transfer it to the microscope to check the density.
L. 시딩 후에, 세포가 부착할 때까지 칩을 인큐베이터에 둔다. L. After seeding, place the chip in the incubator until the cells attach.
i. 소형 저장소 (15ml 또는 50ml 원추형 튜브 캡)를 PBS와 함께 디쉬의 내부에 두어서, 세포에 습도를 제공한다. i. A small reservoir (15 ml or 50 ml conical tube cap) is placed inside the dish with PBS to provide humidity to the cells.
ii. 부착 시간의 범위는 세포 유형에 따라 1~3시간이다. ii. Attachment time ranges from 1 to 3 hours depending on the cell type.
M. 세포가 부착된 후에, 채널을 통해 배지를 가볍게 세척함으로써 칩을 따뜻한 배지로 중력 세척한다. After the M. cells have attached, gravity wash the chip with warm medium by gently washing the medium through the channels.
N. 다음 단계로 이동할 준비가 될 때까지 칩을 인큐베이터에 다시 넣는다. N. Place the chip back in the incubator until ready to move to the next step.
실시예 4Example 4
이 실시예는 하부 채널의 칩 (이는 달리 지시되지 않는다면 수평으로 배향됨) 내부에 세포를 시딩하기 위한 프로토콜의 한 실시양태를 제공한다. 이 실시예는 무균 기술 및 멸균 환경을 가정한다. This example provides one embodiment of a protocol for seeding cells inside a chip in the lower channel (which is horizontally oriented unless otherwise indicated). This example assumes aseptic technique and a sterile environment.
일부 세포가 매우 특이적인 시딩 조건을 필요로 하지만, 일반적으로 최적의 시딩 밀도는 세포가 평면 단층으로 가깝게 이격되어 있을 때 달성된다는 것을 주목해야 한다. 이러한 이격으로부터, 대부분의 일차 세포가 부착되어 전면생장 단층으로 퍼질 것이다. It should be noted that although some cells require very specific seeding conditions, generally optimal seeding density is achieved when cells are closely spaced in a planar monolayer. From this separation, most primary cells will attach and spread into the confluent monolayer.
하기 "중력 세척"을 참고한다. 이는 a) 채널의 한 측면에 있는 포트 상에 배지 (100uL)의 점적 (볼루스)을 놓고, 포트 자체 내에 임의의 공기 버블이 도입되지 않도록 하고, b) 이를 칩을 통해 흐르게 하고, 항상 배출 포트로부터 과량의 배지를 흡인해내는 것을 포함한다.See “Gravity Washing” below. This means a) placing a drop (bolus) of medium (100uL) onto the port on one side of the channel, making sure no air bubbles are introduced within the port itself, and b) flowing it through the chip, always leaving the outlet port. It involves aspirating excess medium from.
A. 칩을 함유하는 디쉬를 후드에 넣고, 칩 표면 상의 과량의 배지를 흡인해낸다 (칩 캐리어는 그들의 윙으로만 취급하고, 칩 캐리어를 편평하게 유지하고, 집어 들지 않는다! 이는 칩 배양물 막을 가로질러 세포의 균일한 분배를 보장할 것이다).A. Place the dish containing the chips in the hood and aspirate excess medium on the chip surface (handle the chip carriers only by their wings, keep the chip carriers flat and do not pick them up! This will break the chip culture membrane). This will ensure uniform distribution of cells).
B. 각각의 칩을 시딩하기 전에 세포 현탁액을 가볍게 흡인해낸다.B. Gently aspirate the cell suspension before seeding each chip.
C. 20 ㎕의 세포 현탁액을 피펫팅하고, 하부 채널에 시딩한다 (칩이 수평 위치로 있을 때, 하부 채널은 오른쪽 위 포트이다) (1개의 칩을 먼저 사용한다).
i. 20 ul의 세포 현탁액을 주입하고, 피펫 플런저를 계속 누르고 있는다 (배출 유체가 나오는 것이 보이면, 주입이 성공적으로 수행된 것이고, 유체가 동일한 주입 포트에서 나오는 것이 보이면, 팁이 적절히 주입되지 않은 것이며 단계 ii를 반복한다).i. Inject 20 ul of cell suspension and continue to depress the pipette plunger (if you see fluid coming out, the injection was successful; if you see fluid coming out of the same injection port, the tip is not injected properly and see step ii (repeat).
ii. 피펫 팁을 꺼내기 위해, 세포 배양 구역을 제외하고 멸균성 집게를 이용하여 칩 바디를 가볍게 눌러서 팁을 꺼내고, 플런저를 계속 누르고 있는다.ii. To remove the pipette tip, gently press the chip body using sterile forceps to remove the tip, excluding the cell culture area, and continue to press the plunger.
iii. 시딩된 팁을 사용하여 칩 표면으로부터 배출 유체를 즉시 흡인해낸다 (포트와 접촉하는 것은 피함).iii. Immediately aspirate the discharge fluid from the chip surface using the seeded tip (avoid contact with the port).
iv. 주입구 및 배출구 둘 다를 칩 표면과 균일하게 하여 정수압 흐름을 방지하도록 유출물을 제거한다. iv. Both the inlet and outlet are flush with the chip surface to remove effluent to prevent hydrostatic flow.
D. 디쉬를 커버하고, 현미경으로 옮겨서 밀도를 체크한다. D. Cover the dish and transfer it to the microscope to check the density.
E. 시딩 후에, 디쉬의 내부에서 칩을 뒤집고, 세포가 막 아래에 부착할 때까지 칩을 인큐베이터에 둔다.E. After seeding, invert the chip inside the dish and place the chip in the incubator until the cells adhere underneath the membrane.
i. 부착 시간의 범위는 세포 유형에 따라 1~3시간이다.i. Attachment time ranges from 1 to 3 hours depending on the cell type.
ii. 소형 저장소 (15ml 또는 50ml 원추형 튜브 캡)를 PBS와 함께 디쉬의 내부에 두어서, 세포에 습도를 제공한다. ii. A small reservoir (15 ml or 50 ml conical tube cap) is placed inside the dish with PBS to provide humidity to the cells.
F. 세포가 부착된 후에, 칩을 다시 뒤집고, 채널을 통해 배지를 가볍게 주입함으로써 칩을 따뜻한 배지로 중력 세척한다. F. After the cells have attached, invert the chip again and gravity wash the chip with warm medium by gently injecting medium through the channel.
G. 다음 단계로 이동할 준비가 될 때까지 칩을 인큐베이터에 다시 넣는다 (유동 조건을 위해 관류 매니폴드에 연결될 준비가 될 때까지 정적 조건하에 세포를 칩에서 배양시킬 수 있다).G. Place the chip back in the incubator until ready to move to the next step (cells can be cultured on the chip under static conditions until ready to be connected to a perfusion manifold for flow conditions).
i. 칩 표면으로부터 오래된 배지를 흡인해낸다.i. Aspirate old media from the chip surface.
ii. 매일 채널을 통해 배지를 가볍게 주입함으로써 칩을 따뜻한 배지로 중력 세정하고, 상부 및 하부 채널에 대해 각각 200 ul, 주입 포트에서 배지를 적하시킨다.ii. Every day, gravity wash the chip with warm medium by gently injecting medium through the channel, 200 ul each for the upper and lower channels, and drop medium from the injection port.
iii. 소형 저장소 (15 ml 또는 50 ml 원추형 튜브 캡)를 PBS와 함께 디쉬의 내부에 두어서, 세포에 습도를 제공한다. iii. A small reservoir (15 ml or 50 ml conical tube cap) is placed inside the dish with PBS to provide humidity to the cells.
실시예 5Example 5
이 실시예에서, 관류 일회용품 또는 "포드"를 제조하기 위한 프로토콜의 한 실시양태를 제공한다. 이는 무균 기술 및 멸균 환경을 가정한다. In this example, one embodiment of a protocol for making perfusion disposables or “pods” is provided. This assumes aseptic technique and a sterile environment.
A. 배지를 37℃로 미리 가온시킨다.A. Pre-warm the medium to 37°C.
B. 따뜻한 배지를 바이오후드로 옮긴다. B. Transfer the warm medium to the biohood.
C. 필요한 양 +5%를 50 mL 원추형 튜브에 분취한다. C. Aliquot the required amount +5% into a 50 mL conical tube.
D. 배지의 각각의 튜브에 대해 1개의 스테리플립 진공 여과기를 살균하고 후드로 옮긴다. D. Sterilize one SteriFlip vacuum filter for each tube of medium and transfer to the hood.
i. 포장으로부터 스테리플립을 꺼내고, 50 mL 배지 튜브에 연결한다. i. Remove the SteriFlip from its packaging and connect it to a 50 mL medium tube.
ii. 후드 내부에서 진공에 연결하고 뒤집는다. ii. Inside the hood, connect to the vacuum and invert.
iii. 타이머를 사용하여 최소 15분 동안 진공 탈기시킨다. iii. Vacuum degas for at least 15 minutes using a timer.
E. 정확한 개수의 POD (실행가능한 칩의 개수를 기준으로)를 준비한다. E. Prepare the correct number of PODs (based on the number of executable chips).
F. 에물레이트 네스트 및 트레이를 에탄올로 살균하고, 이들을 후드로 옮긴다. F. Sterilize emulate nests and trays with ethanol and transfer them to the hood.
G. 실행가능한 각각의 칩에 대해 1개의 포장된 Pod를 에탄올로 살균하고, 후드로 옮긴다 (항상 엄지 및 중지로 POD의 엣지만을 잡고, POD의 덮개를 위에 유지하고, POD를 동시에 잡고 있으면서 검지를 이용하여 편평하게 한다).G. Sterilize one packaged Pod for each viable chip with ethanol and transfer to the hood (always hold only the edges of the POD with your thumb and middle finger, keeping the lid of the POD on top, and holding the POD simultaneously with your index finger). (flatten using .
H. 저장소 덮개를 제거하고, 배지를 첨가한다. 이는 POD 및 칩의 점적-대-점적 맞물림에 적합한 점적을 생성해야 한다. H. Remove reservoir cover and add medium. This should produce a drop suitable for drop-to-drop engagement of the POD and chip.
i. 주입구 저장소: 1-3 ml (최소 1 ml)를 채운다.i. Inlet reservoir: Fill 1-3 ml (minimum 1 ml).
ii. 배출구 저장소: 300 ulii. Outlet reservoir: 300 ul
I. 시딩된 칩을 인큐베이터로부터 옮겨서 후드로 가져 온다. I. Move the seeded chip from the incubator and bring it into the hood.
i. 가벼운 비틀림 동작을 이용하여 피펫 팁을 제거하고, 이들을 처분한다.i. Remove the pipette tips using a light twisting motion and dispose of them.
ii. 200 ㎕ 피펫을 사용하여 10-50 ㎕의 배지를 각각의 포트 상에 첨가한다 (포트 내부에 버블이 생성되는 것을 피함). 이는 POD 및 칩의 점적-대-점적 맞물림에 적합한 점적을 생성해야 한다. ii. Add 10-50 μl of medium onto each port using a 200 μl pipette (avoid creating bubbles inside the port). This should produce a drop suitable for drop-to-drop engagement of the POD and chip.
J. 칩+캐리어를 POD에 연결한다. 이 연결 공정은 단계 H 및 I에서 형성된 점적을 이용하여 POD 및 칩의 점적-대-점적 맞물림을 생성해야 한다. J. Connect the chip + carrier to the POD. This joining process must utilize the drops formed in steps H and I to create drop-to-drop engagement of the POD and chip.
i. 한 손으로 잠금 기구 상에 엄지가 있도록 하여 검지 및 엄지를 사용하여 칩 캐리어를 잡아서 캐리어를 꼭 집는다.i. With one hand, place your thumb on the locking mechanism and use your index finger and thumb to grasp the chip carrier and firmly pinch the carrier.
ii. 다른 손으로 저장소 주변에서 엄지 및 중지로 Pod를 잡고, 검지를 덮개의 상부에 두어 이를 고정한다. ii. With your other hand, hold the Pod around the reservoir with your thumb and middle finger, and place your index finger on the top of the cover to secure it.
iii. "안을" 볼 수 있도록 Pod를 그의 내부의 트랙을 따라 배향시킨다. iii. Orient the Pod along its internal tracks so you can see “inside.”
iv. 캐리어를 계속 집고 있으면서, 캐리어의 피트를 Pod 내부의 트랙을 따라 정렬시킨다.iv. While still holding the carrier, align the carrier's feet along the track inside the Pod.
v. 칩 캐리어를 Pod로 슬라이딩시킨다.v. Slide the chip carrier into the pod.
vi. 칩 캐리어에 대해 엄지를 사용하여, 제자리로 슬라이딩될 때까지 잠금 기구를 가볍게 눌러서, Pod 내부의 칩을 포획한다.vi. Using your thumb against the chip carrier, lightly press the locking mechanism until it slides into place, capturing the chip inside the Pod.
vii. 각각의 저장소 덮개가 각각의 Pod 상에 정확하게 있는지 확인한다.vii. Ensure that each storage cover is positioned correctly on each Pod.
Claims (14)
b) 상기 다수개의 미소유체 장치가 상기 압력 매니폴드와 탈착가능하게 연결되고, 접촉하는 것인
시스템.a) a culture module comprising an actuation assembly configured to move a pressure manifold in relation to a plurality of microfluidic devices, wherein the pressure manifold includes an integrated valve;
b) wherein the plurality of microfluidic devices are detachably connected to and in contact with the pressure manifold.
system.
압력 매니폴드의 접합 표면의 상기 압력 지점이 커버 조립체의 상기 다수개의 포트와 접촉하는 것인 시스템.3. The device of claim 1 or 2, wherein each of the microfluidic devices further comprises a cover assembly comprising a cover having a plurality of ports, the pressure manifold having pressure points corresponding to ports on the cover. Includes a surface,
A system wherein said pressure points on a mating surface of a pressure manifold contact said plurality of ports of a cover assembly.
3. The system of claim 1 or 2, wherein the plurality of microfluidic devices include ports configured to align with the integrated valve.
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